CN107405815A

CN107405815A - 微小楔形物的聚合物及其制造方法

Info

Publication number: CN107405815A
Application number: CN201580075371.9A
Authority: CN
Inventors: D·J·卡特; T·S·斯瑞拉姆; P·库马尔; C·莫理斯罗; W·W·麦克法兰; E·H·库克; J·勒勃朗; A·艾普史腾
Original assignee: Charles Stark Draper Laboratory Inc
Current assignee: Charles Stark Draper Laboratory Inc
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-11-28
Also published as: CN107405801A; WO2016137555A3; EP3230035A2; JP2018501981A; US20170361508A1; KR20170118699A; EP3230033A1; US20170367418A1; JP2018500209A; WO2016094557A1; US10791779B2; WO2016137555A2; KR20170118698A

Abstract

一种用于铸造微尺寸结构的模具，其可以包括上部表面，该上部表面包括具有第一深度的第一空腔。图案的负版，该图案的负版适用于对被限定在第一空腔的表面上的微尺寸结构的布置排列。模具可以包括至少一个具有第二深度的第二空腔，第二深度被限定在图案的负版的空腔外侧上，该图案的负版适用于微尺寸的结构的布置排列。至少一个第二空腔对图案的负版进行限定，所述图案的负版适用于微尺寸的结构的支座。纤维承接框架被布置在第一空腔内。

Description

微小楔形物的聚合物及其制造方法

对相关申请的参考

根据U.S.C第119条(e)款之规定，本申请在此主张享有2014年12月10日提交的第62/090,337号美国临时专利申请的优先权，其发明名称是“POLUMER MICROWEDGES ANDMETHODS OF MANUFACTURING,TESTING AND APPLICATION”，以及主张享有2014年12月10日提交的第62/090,265号美国临时专利申请的优先权，其发明名称是“DURABLE MICRO/NANOMOLD FABRICATION TECHNIQUES”，上述两个临时申请中的全部教导都通过引证并入本文。

技术领域

本文中所揭示的各个方面和实施方案通常涉及的是合成的干胶微型结构的方法及其制造装置。

背景技术

众所周知的是，壁虎具有攀爬平滑的垂直墙面的能力，它甚至可以使自身能够倒置悬挂于平滑表面上。这样的能力是源于被称之为刚毛的弹性毛发的存在，所述刚毛存在于壁虎的脚趾和足部上，也被称之为压舌板，其可以楔入到毫微级的结构中。多维度并靠近这些压舌板的表面使得范德瓦耳斯力足以仅用于提供壁虎在光滑的垂直墙壁上进行攀爬所需要的粘合力。研究人员从中获得启发而创造出合成的结构，通常是指“壁虎的粘合力”，其对壁虎足部的自然粘合特性进行了模拟。

发明内容

根据第一个方面的内容，在此提供的是一种用于铸造包含有嵌入的纤维的微尺寸结构的模具。该模具可以包括上部表面，该上部表面包括具有第一深度的第一空腔，第一图案的负版，该第一图案的负版适用于被限定在第一空腔的表面上的微尺寸的元件的布置排列，和被布置在第一空腔中的纤维承接框架。

在某些实施方案中，所述模具可以包括至少一个具有第二深度的第二空腔，第二深度被限定在第一图案的负版的空腔外侧上，该第一图案的负版适用于微尺寸的结构的布置排列，至少一个第二空腔对第二图案的负版进行限定，所述第二图案的负版适用于微尺寸的结构的支座。在某些实施方案中，与第二深度相比，适用于微尺寸结构的图案的负版延伸到模具中更深的深度。

在某些实施方案中，模具上至少部分涂覆有脱模剂，从而可以减少在模具和适用于微尺寸结构的铸造原料之间的粘合力。

在某些实施方案中，模具可以包括蜡质的部分，第一空腔被限定在该蜡质的部分中。蜡质的部分可能会包括机加工的蜡。模具可能会进一步包括底盘和承盘，所述承盘具有锥形的表面，该锥形的表面与蜡质的部分的侧壁上的锥度相对应，并被配置用于确保蜡质的部分位于底盘中。

在某些实施方案中，模具是由环氧树脂制成的。

在某些实施方案中，微尺寸的结构的排列包括微小楔形物的排列。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括中心线，该中心线被布置在相对于平面的大约30度和大约70度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括前缘，该前缘被布置在相对于平面大约20度和大约65度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括后缘，该后缘被布置在相对于平面大约35度和大约85度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。

在某些实施方案中，微小楔形物包括可再次进入的空间，所述空间被限定在微小楔形物的前缘和相邻的微小楔形物的后缘之间。

在某些实施方案中，微小楔形物的高度在大约80um到大约120um之间，而底座的宽度在大约20um和大约40um之间。在微小楔形物的排列中的微小楔形物的长度在大约120um和大约160um之间。

根据另外一个方面，在此提供的是一种在模具中铸造微尺寸结构的方法。该方法可以包括提供一种包括适用于微尺寸结构的图案的负版的模具，其位于模具的上部表面的第一空腔中，和将铸造原料沉积在图案的负版上，将纤维网孔沉积在位于第一空腔的铸造原料中，并对铸造原料进行固化处理。

在某些实施方案中，提供一种模具的方法可以进一步包括提供具有支座空腔的模具，其位于适用于微尺寸结构的图案的负版的第一空腔的外侧。

在某些实施方案中，将纤维网孔沉积到铸造原料中的步骤可以包括将含有纤维网孔的框架布置在第一空腔中。

在某些实施方案中，方法还可以进一步包括通过承盘连接到模具的一部分的侧壁上来将模具的一部分固定在底盘上，并且其具有与侧壁的锥度相对应的锥形表面。

在某些实施方案中，方法可以进一步包括对适用于微尺寸结构的图案的负版进行限定，这是通过一种工艺流程来实现的，该流程包括将减阻剂适用到第一空腔中，在第一空腔中机加工出微尺寸的图案，并对第一空腔中的减阻剂进行清洗。

在某些实施方案中，方法可以进一步包括将脱模剂涂覆到至少部分的上部表面上。

在某些实施方案中，方法可以进一步包括在固化铸造原料的过程中对铸造原料的上部表面施加压力。

在某些实施方案中，方法可以进一步包括，在铸造原料固化之后，从模具中取出微尺寸结构，并在取出微尺寸结构之后检查模具。方法可以进一步包括，针对模具检查过程中所确定损害程度，对模具进行再次修补。

在某些实施方案中，微尺寸结构包括数量众多的微尺寸的元件和一个或者多个支座。

在某些实施方案中，方法可以进一步包括在数量众多的微尺寸元件的上部边缘上形成平滑度提高的结构。在数量众多的微尺寸结构的上部边缘上形成平滑度提高的结构可以包括将液体聚合物涂覆在墨迹平板的上部表面，将微尺寸的结构放置在墨迹平板上并与液体聚合物相接触，并从墨迹平板上取出微尺寸结构。方法可以进一步包括，将一个或多个支座放置在墨迹平板的上部表面。方法可以进一步包括对数量众多的微尺寸的元件的上部边缘通过等离子进行处理，这需要在将微尺寸的结构放置在墨迹平板上之前进行。方法可以进一步包括在需要在将液体聚合物层涂覆在墨迹平板的上部表面之前，过滤液体聚合物。方法可以进一步包括将微尺寸的结构放置在台式面板上，该微尺寸的结构包括沉积到位于的数量众多的微尺寸的元件的上部边缘上的液体聚合物，并在数量众多的微尺寸的元件的上部边缘与台式面板相互接触的同时对液体聚合物进行固化处理。

在某些实施方案中，方法可以进一步包括在铸造原料被固化之后从模具中取出微尺寸结构，并将微尺寸结构连接到物体上。

在某些实施方案中，物体可以是衣服上的配件，而且方法可以包括通过机械紧固件的方式将微尺寸的结构连接到衣服的配件上。

在某些实施方案中，方法可以包括将微尺寸的结构缝纫到衣服的配件上。

在某些实施方案中，物体是手套。

在某些实施方案中，物体是衣服的配件，而且将微尺寸结构连接到手套上可以包括通过粘合剂将微尺寸的结构粘接到手套上。

在某些实施方案中，物体是衣服的配件，而且将微尺寸结构连接到手套上可以包括通过熔接来将微尺寸结构连接到手套上。

在某些实施方案中，物体是手套，而且将微尺寸结构连接到手套上可以包括将数量众多的微尺寸结构连接到手套上，数量众多的微尺寸结构中的至少一个包括微型元件，其被布置在不同于第二数量众多的微尺寸结构中的微型元件的方位所不同的方位上。

在某些实施方案中，方法可以进一步包括在铸造材料固化之后从模具中取出微尺寸结构，以及在衣服的配件上形成微尺寸结构。

在某些实施方案中，衣服的配件是手套。

在某些实施方案中，衣服的配件中的一部分是纤维网孔。

在某些实施方案中，手套的一部分是纤维网孔。

附图说明

对应的附图并不是严格按照比例进行绘制的。在这些附图中，各个不同的附图之中的每一个相同或者近乎相同的部件都用类似的数字进行表示。但出于清楚的目的，并不是每一个部件在任何一张附图中都有所标示。在这些附图中：

附图1A是包括微型元件的图案的微尺寸的干胶结构的一种实施方案中的一部分的正视图；

附图1B是一种微小楔形物的实施方案的近距离的正视图，所述微小楔形物可能被使用到附图1A中的微尺寸的干胶结构之中；

附图2A是一种微型元件的实施方案的近距离的正视图，所述微型元件可能被使用到附图1A中的微尺寸的干胶结构之中；

附图2B是另外一种微型元件的实施方案的近距离的正视图，所述微型元件可能被使用到附图1A中的微尺寸的干胶结构之中；

附图3对微尺寸的干胶结构的实施方案中的微小楔形物的末端上形成的唇缘进行了解释说明；

附图4A是一种模具的实施方案的等角投影视图，所述模具适用于铸造安装在支承结构上的微尺寸的干胶结构；

附图4B是附图4A中的模具的剖视图；

附图5A对一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具的一种实施方案的一部分过程中形成的结构进行了解释说明；

附图5B对一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具的一种实施方案的一部分过程中形成的结构进行了解释说明；

附图5C对一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具的一种实施方案的一部分过程中形成的结构进行了解释说明；

附图6A对一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具的实施方案中的清洗步骤进行了解释说明；

附图6B对另外一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具的实施方案中的清洗的步骤进行了解释说明；

附图7A对一种适用于将微尺寸的干胶结构放置到具有滚筒的刚性平板上的方法的实施方案进行了解释说明；

附图7B对放置在附图7A中被放置在刚性平板上的微尺寸的干胶结构进行了解释说明；

附图8对被沉积到刚性平板上的微尺寸的干胶结构进行了解释说明，所述刚性平板具有坝座，其形成在微尺寸的干胶结构的周围；

附图9对附图8中的结构进行了解释说明，该结构具有液体聚合物或者环氧树脂沉积的微尺寸的干胶结构和刚性平板，其被限定在坝座之中；

附图10对被包裹在塑料卷中的刚性平板的实施方案进行了解释说明，其被沉积到附图9中所解释说明的液体聚合物或者环氧树脂的表面上；

附图11对附图10中的分布在刚性平板上的砝码进行了解释说明；

附图12对被沉积到微尺寸的干胶结构和刚性平板上的聚合物或者环氧树脂进行了解释说明，这是在对附图11中的砝码、坝座和刚性平板被固化处理和取出之后进行的；

附图13对附图12中从微尺寸的干胶结构和刚性平板上取出固化后的聚合物或者环氧树脂，从而形成一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具进行了解释说明；

附图14对微尺寸的干胶结构的实施方案进行了解释说明，其被布置在支承板并安装在电镀固定装置中；

附图15对附图14中的微尺寸的干胶结构进行了解释说明，其涂覆有粘合剂层和脱模层；

附图16对附图15中的微尺寸的干胶结构进行了解释说明，其涂覆有传导软粒层；

附图17对被电镀到附图16中的微尺寸的干胶结构上的金属结构进行了解释说明；

附图18对附图17中的从微尺寸的干胶结构和电镀固定装置上取出的金属结构，从而形成适用于铸造微尺寸的干胶结构进行了解释说明；

附图19对一种用于加工模具的方法的实施方案进行解释说明，所述模具适用于铸造微尺寸的干胶结构；

附图20A对沉积原料的步骤进行了解释说明，所述原料适用于形成在模具上形成的微尺寸的干胶结构的实施方案；

附图20B对放置加压板的步骤进行了解释说明，所述加压板被包裹在原料的脱模层中，从而形成附图20A中的模具中的微尺寸的干胶结构的实施方案；

附图20C对在附图20B中的加压板上放置砝码的步骤进行了解释说明；

附图20D对附图20A中的模具从固化处理过的原料中取出加压板的步骤进行了解释说明；

附图20E对附图20A中的模具从固化处理过的原料中取出脱模层的步骤进行了解释说明；

附图20F对从附图19A中的模具中取出固化处理过的原料从而获得微尺寸的干胶结构的实施方案进行了解释说明；

附图21A对一种蜡质模具的实施方案进行了解释说明，该蜡质模具适用于铸造微尺寸的干胶结构；

附图21B对损坏的蜡质模具的实施方案进行了解释说明；

附图22A对将微尺寸的干胶结构放置在具有滚筒的刚性平板上的方法的实施方案进行了解释说明；

附图22B对被放置在附图22A中的刚性平板上的微尺寸的干胶结构进行了解释说明；

附图23对墨迹平板的实施方案进行了解释说明；

附图24对被放置在附图22A中的刚性平板上的微尺寸的干胶结构进行了解释说明，其被布置在附图23的墨迹平板上；

附图25对被放置在附图21A中的刚性平板上的微尺寸的干胶结构进行了解释说明，其被布置在加工板的实施方案中；

附图26对被放置在附图22A中的刚性平板上的微尺寸的干胶结构进行了解释说明，其被布置在台型固化平板上的实施方案；

附图27A对织物网孔的实施方案进行了解释说明，所述织物网孔可能被结合到微尺寸的干胶结构的各种实施方案中；

附图27B对织物网孔的另外一个实施方案进行了解释说明，所述织物网孔可能被结合到微尺寸的干胶结构的各种实施方案中；

附图27C对织物网孔的另外一个实施方案进行了解释说明，所述织物网孔可能被结合到微尺寸的干胶结构的各种实施方案中；

附图28A对包含有织物网孔的微尺寸的干胶结构的一种实施方案进行了解释说明；

附图28B对包含有织物网孔的微尺寸的干胶结构的另外一种实施方案进行了解释说明；

附图29对一种适用于铸造具有用于制成织物网孔的框架的微尺寸的干胶结构的模具进行了解释说明；

附图30对被包裹在脱模层中的刚性平板进行了解释说明，而织物网孔被布置在包含有被用于铸造微尺寸的干胶结构的原料模具中；

附图31对补片进行了解释说明，该补片包括与手套相连的微尺寸的干胶结构的各种实施方案；

附图32对各种可穿戴的物件的可以选用的位置进行了解释说明，在此补片包括各种可能会相连的微尺寸的干胶结构的实施方案；

附图33A对具有补片的手柄的手枪进行了解释说明，补片包括各种可能会相连的微尺寸的干胶结构的实施方案；

附图33B对具有补片的手柄的步枪进行了解释说明，补片包括各种可能会相连的微尺寸的干胶结构的实施方案；

附图34对于手套或者物体相连接的各种微尺寸的干胶结构进行了解释说明；

附图35对微型支柱的排列的实施方案进行了解释说明，其可以用作微尺寸的干胶结构的各种实施方案中的微型元件；

附图36对微型塔状的排列的实施方案进行了解释说明，其可以用作微尺寸的干胶结构的各种实施方案中的微型元件；

附图37对微型柱状的排列的实施方案进行了解释说明，其可以用作微尺寸的干胶结构的各种实施方案中的微型元件；以及

附图38对另外一个微型柱状的排列的实施方案进行了解释说明，其可以用作微尺寸的干胶结构的各种实施方案中的微型元件。

具体实施方式

本文中所描述的各个方面和各种实施方案并不限于文中所涉及的各种结构的细节和附图，以及下文中所描述的部件的具体排列和解释说明。本文中所揭示的各个方面或者各种实施方案都可以通过各种不同的方式来进行实践。同样地，本文中所使用的术语和措辞仅仅是出于描述的目的，而不应当被视为是一种限制。术语“包括”，“包含”，“具有”，“含有”，“涉及”以及这些术语的各种使用意指其后所列之项目和内容以及等同物。

微尺寸的干胶结构

本文中所揭示的各个方面和各种实施方案通常涉及用于制成新型的合成“干胶”结构(术语“干胶”既包括粘合剂和/或增大摩擦的结构)及其制造方法和装置。本文中所指的粘合剂和/或增大摩擦的结构可能会包括微尺寸的元件，例如，基准尺寸小于大约100um的元件，因此，在本文中可以是指微尺寸的干胶结构。微尺寸的干胶结构的实施方案中可以效仿的实施例可以包括在附图1A中所解释说明的微型元件的图案。微尺寸的干胶结构1包括数量众多的微型元件，微小楔形物10，其被布置在衬垫物15上。微小楔形物10可能具有的高度h在大约80um和大约120um之间，而底座b的宽度在大约20um到大约40um之间，长度在大约120um到大约160um之间。正如在附图1A中所解释说明的那样，微小楔形物可能会包括前缘101，其角度Γ在与微小楔形物的底座或者衬垫物15b的上部表面15s所限定的平面p或者线段形成的角度在大约20度到大约65度之间。微小楔形物可能会包括后缘10t，其与线段或者平面p形成的角度α在大约35度到大约85度之间。微小楔形物可能会包括将微小楔形物一分为二的中心线l，角度β与线段或者平面p形成的在大约30度到大约70度之间。

微小楔形物10可能会具有围绕它们的中心线l的不对称的锥度。微小楔形物10的尖端t可能会延伸通过相邻的微小楔形物10的前缘101，而相邻的微小楔形物可能会限定可再进入的空间10r，其被限定在低于第一微小楔形物的后缘10t，并高于第二楔形物10的前缘101的位置上，第二微小楔形物10与第一微小楔形物10相邻。上述尺寸和角度的范围都仅仅是出于可以效仿的目的，本文中所揭示的各个方面和各种实施方案并不限制在具有上述特定尺寸或者角度的微小楔形物的结构中。

本文中所揭示的微尺寸的干胶结构的各种实施方案都可以是由聚合物来制成的，例如，聚二甲硅氧烷(PDMS)，另外一种硅，聚亚安酯或者其他的聚合物原料。本文中所揭示粘合结构的实施方案中特定的可以效仿的聚亚安酯的实施例可能是由包括M-3160A/B聚亚安酯和L-3560A/B聚亚安酯，都可以通过商业途径从BJB公司获得。在某些实施方案中，由本文所揭示的微尺寸的干胶结构的实施方案中所得的原料，其邵氏硬度A在大约40到大约60之间。

在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构1中的微小楔形物10可能会包括经过固化处理的原料的额外层，其位于微小楔形物的尖端上，形成粘合剂和/或增大摩擦的层20(在下文中可以“加强层20”表示)，正如在附图2A，附图2B和附图3中的显微照片所示。在某些实施方案中，与微小楔形物10相比，加强层20具有更为光滑的表面，而且可以被粘合到微小楔形物上，从而增大微小楔形物10的最尖端t的微小楔形物的平滑度。加强层20可以是由弹性原料制成的。加强层20可以是由于与微小楔形物10的剩余原料相同的原料制成的，但是在某些实施方案中，其可以是由与微小楔形物10的剩余原料所不同的原料制成的。加强层20可能会具有光滑的表面，正如在附图2A，附图2B和附图3中所示，然而在其他的实施方案中，加强层可能是带有图案的，举例来说，脊状、柱状或者其他的形状。在某些实施方案中，加强层20可以是仅仅出现在微小楔形物10的前缘101的一部分上，或者在其他的实施方案中，加强层既可以出现在微小楔形物10的后缘10t上，也可以出现微小楔形物10的前缘101上(附图2B)。加强层20可能会在尖端处终止，尖端位于加强层20和微小楔形物10的交叉部分，举例来说，在附图3中所解释说明的台阶中，在加强层20的底部，其可以过渡到微小楔形物10中。

在某些实施方案中，个别的微小楔形物10的底座b是相互间隔开的，正如在附图1A中所示，举例来说，间隔距离是在大约0um到大约30um之间，而在其他的实施方案中，例如，在附图2B中所解释说明的那样，第一微小楔形物的前缘101可以与第二微小楔形物10的后缘10t相互交叉，第二微小楔形物在微小楔形物10的底座b处与第一微小楔形物10相邻。

在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构可能会被安装在刚性基底上，举例来说，该基底包括碳纤维层和胶合板层，从而可以为微尺寸的干胶结构提供增强的加工硬度和/或将微小楔形物10维持在大致相同的平面上。

在某些实施方案中，如附图1-3中所解释说明的那样，微尺寸的干胶结构可以通过微机加工制成的，例如，对支承物或者其他的基底的表面进行切割，从而形成微小楔形物。由于大量的微小楔形物可能会被包含在微尺寸的干胶结构(成千到百万的数量)的某些实施方案中，一系列的微加工过程可能由于太慢而不能实际适用于大量的微尺寸的干胶结构的生产。在另外的实施方案中，例如附图1-3中所示的那样，微尺寸的干胶结构可能是通过半导体工业中众所周知的微缩平板印刷术和蚀刻技术来制成，然而，所述的微缩平板印刷术和蚀刻技术通常都非常复杂而且成本高，并且可能会难以制成具有在某些执行方案中所描述的可再进入轮廓的微小楔形物的排列。与之对应的是，通过铸模的方式来形成微尺寸的干胶结构的加工工艺已经得到了发展。

适用于微尺寸的干胶结构的蜡质模具

在某些实施方案中，蜡质模具可能会被用于生产微尺寸的干胶结构。在这样的实施方案中，蜡质模具的底座被塑形为理想的尺寸和外形，举例来说，通过在金属中进行铸造来实现，所述金属可以是铝，而且模具和微型元件的图案的负版在蜡质模具的上部表面上形成，举例来说们，这是通过使用切片刀或者其他的微机加工的工具来完成的。用于制成微尺寸的干胶结构的理想原料可以是，例如，PDMS，硅或者聚氨酯原料，其被用于制造模具并且是可以进行固化的。在固化之后，被固化的原料是可以从模具中取出的，模具上带有微型元件的图案的正版，其形成在原料的表面上，并与模具是相互接触的。

附图4A和附图4B中对适用于铸造微尺寸的干胶结构的蜡质模具和支承结构的可以效仿的实施例进行了解释说明。蜡质模具包括蜡质部分25，其外形是平截头状，举例来说，具有梯形断面的被截去顶端的棱锥体。蜡质模具25的蜡质部分可以是由机加工的蜡，或者其他的适用于特别应用的原料制成的。机加工的蜡，正如众所周知的机加工蜡或者可加工的蜡，是一种硬蜡，其具有高熔点，已经被调制用于传递卓越的机加工特性并具有高的清晰度。在某些实施方案中，环氧树脂或者聚亚安酯都可以直接浇到模具的表面上，所述模具是由机加工的蜡质制成的，因此，一旦固化，也无需密封剂或者脱模剂来将环氧树脂或者聚亚安酯从蜡质模具中取出。某些可机加工的蜡的调制配方可能会具有的硬度比率的范围在大约邵氏D45到大约邵氏D58之间。在某些实施方案中，可以机加工的蜡是由石蜡，聚乙烯，以及任意的一种或多种的添加剂调配而成的，一种或多种的添加剂的各种成分的相对数量的调配取决于所需要的特性，举例来说，可以机加工的蜡的硬度。在其他的实施方案中，蜡质部分25可以是被截去顶端的圆锥体的形状，或者是任何其他的具有一个或者多个锥形侧壁的形状。

蜡质模具可以进一步包括底盘30，在其上蜡质部分25被固定在窗格式的承盘35中。承盘35具有锥形表面40，其锥度与蜡质模具的蜡质部分25的侧面的锥度相对应。承盘35被固定在底盘上，这是通过一个或者多个紧固件45来实现的，例如，螺栓、螺丝钉，或者本领域内众所周知的其他紧固件。承盘35与蜡质模具的蜡质部分25的侧壁是相互衔接的，从而可以确保蜡质模具的蜡质部分25被固定在底盘30上，以便进行微尺寸的干胶结构的机加工和铸造。

在某些实施方案中，蜡质部分25可以被融化为液体而直接适用到底盘30上，并被模具所环绕，该模具具有与承盘35的外形相同的外形，但是其具有的高度会延伸到蜡质部分25的上部表面55的水平位置，并且可以进行冷却和硬化。然后，取出模具，承盘35粘合到底盘30上从而将蜡质部分25固定在底座上。

在其他的实施方案中，蜡质部分25可以是在模具中成型的，而不与底盘30相接触，在被安装到底盘30之前和/或在微尺寸的干胶结构铸造到蜡质模具的蜡质部分25的过程中，蜡质模具的蜡质部分25的下部表面50可以是光滑的或者平面化的，从而可以减小或者消除下部表面50和底盘30之间的间隙，其可能是用于蜡质模具的蜡质部分25的再塑形，以便图案可以被嵌入到蜡质模具的蜡质部分25的上部表面55中。可以选择或者可以替换的是，液蜡层可能会被涂覆在蜡质模具的蜡质部分25的下部表面50上，和/或涂覆在底盘30上，这是由于蜡质模具的蜡质部分25被安装到底盘30上从而填充到任一间隙中或者填充到蜡质模具的蜡质部分25的下部表面50的粗糙表面的间隙中的缘故。

一旦蜡质模具的蜡质部分25被固定到底盘30上，微型元件的排列图案的负版，例如，微小楔形物的排列图案就可以在顶部表面55上形成，这是通过切刀片或者其他的微机加工的工具来实现的。减磨剂或者润滑剂，例如，去污剂和水的混合物(举例来说，液皂混合物，可以由Colgate-Palmolive和水制成)，在形成微型元件的排列图案的过程中，上述混合物可以使用到蜡质模具的蜡质部分25的顶部表面55上，以有助于切刀片或者其他微机加工的工具插入到蜡质模具的蜡质部分25中，和/或有助于从蜡质模具的蜡质部分25中取出切刀片或者其他微机加工的工具。减磨剂或者润滑剂的使用减少了微机加工的工具之间的摩擦力，所述工具被用于对蜡质部分25进行机械加工，并降低了经过机加工的特征的表面的粗糙度，这是相对于没有使用减磨剂或者润滑剂而进行特征的机加工而言的。

在某些实施方案中，微型元件的排列图案被加工到蜡质模具的蜡质部分25中，这是沿着在蜡质模具上成型的微尺寸的干胶结构中的支架的特征来进行的。上述内容的可以效仿的实施例在附图5A到5C中有所做的解释说明。附图5A-5C和附图6A和附图6B对具有蜡质部分25的模具进行了解释说明，所述蜡质部分25具有实质上垂直的侧面，然而，人们可以理解的是，具有蜡质部分25的模具也可以具有锥度的侧面，正如在附图4A和附图4B中所示，也是可以选用的。在附图5A中，未经机加工的蜡质模具的蜡质部分25被放置在底盘30或者框架上。在第一机加工步骤中，蜡质模具的蜡质部分25的顶部表面55上的常用的中心区域55c被进行机械加工，从而获得第一凹槽60，其用于承接微尺寸的干胶结构的衬垫物15，以便其可以从蜡质模具中成型，以及一个或者更多的更深的凹槽65可以在微小楔形物的粘合结构中形成支架，以便可以从蜡质模具中成型。之后，适用于微型元件(例如，微小楔形物)的图案70就可以在蜡质模具的顶部表面55的第二中心区域55d中形成(在第一中心区域55c的范围内)。与凹槽65相比，图案70可以更深入到蜡质模具的蜡质部分25中。图案70可以是微小楔形物的图案的负版，其具有与微小楔形物的图案的正版所相同或者类似的尺寸和角度，正如在上文中参考附图1B所进行的讨论内容那样。

在蜡质模具的蜡质部分25的顶部表面55上形成微型元件的排列图案70之后，蜡质模具可以被进行清洗从而去除残留的表面活性剂。在模具的清洗操作的一个实施方案中，正如在附图6A中所示，包含有蜡质模具中经过机加工的蜡质部分25的底座30以某一角度被放置在水槽80的冲洗水管75处。去离子的水(DI)85可以是室温的，或者可以被加热到低于蜡质的溶点的温度，去离子的水流入从冲洗水管75中流出，从而对蜡质模具进行漂洗。在对蜡质模具进行漂洗的过程中，DI水85从冲洗水管75满溢流出到水槽80中。用DI水对蜡质模具进行大约20分钟的清洁，或者直到被确认流出的水是干净的，即不再出现表面活性剂的水泡为止。一旦完成漂洗，蜡质模具就可以从水浴中取出，而水则通过冲洗水管75和水槽80排出。然后，蜡质模具再次回到冲洗水管75的位置上。蜡质模具被进行如此放置，以致其可以位于一个末端上，因此，该模具几乎是竖立的，而不是如平面朝下地放置在水管75的内部。正如附图5B所示，举例来说，大约500毫升的异丙醇90可以用于冲刷蜡质模具的表面。蜡质模具在低压N₂的条件下进行吹干，压力N₂与蜡质表面保持一个相对角度(沿着微型元件或者微小楔形物的方向)。

在蜡质模具被进行机加工和/或清洗之后，经过机加工的蜡质模具的上部表面55可以被涂覆一层脱模剂57(正如在附图5C中所示)，其可以有助于经过固化的微尺寸的干胶结构从蜡质模块中脱离。脱模剂可以是，例如，REPEL-SILANE^TM(溶解在八甲基环八硅烷中的二甲双胍的2％的溶液，可以通过多个售卖方获得)脱模剂，或者是本领域内普通技术人员所熟知的其他脱模剂。

适用于微尺寸的干胶结构的聚合物/环氧树脂的模具

在某些执行方案中，理想的情况是，提供适用于微小楔形物的粘合结构的模具。与由上文中所描述的蜡制成的模具相比，其更为耐用。与蜡质模具相比，适用于铸造微尺寸的干胶结构的耐用模具的使用更便于具有更大量的可制造型，这是由于更大量的微尺寸的干胶结构可以是由耐用的模具制成的，这是指与蜡质模具相比较而言的，在模具开始出现有损害的迹象并需要进行再调整或者替换之前。与之相对应的是，本文中所揭示的某些方面包括耐用的模具，其适用于微尺寸的干胶结构的铸造，所述铸造使用的是比可机加工的蜡质更强的原料及其制作和调制方法。

在某些实施方案中，本文中所描述的适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具可以包括或者是由硬的聚合物组成的，举例来说，环氧树脂。在一个特定的实施方案中，适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具可以包括或者是由环氧树脂和/或环氧树脂，低收缩性的环氧树脂组成的，举例来说，可以从Cytec公司获得。

为了制成适用于微尺寸的干胶结构的环氧树脂模具，众所周知的微尺寸的干胶结构1，例如，一种微尺寸的干胶结构1是在蜡质模具中形成的，正如上文中所描述的内容那样，其被粘合到刚性的平板120上，举例来说，玻璃板或者其他形式的刚性平面。正如在附图7A和附图7B中所解释说明的那样，滚筒125包括钢管130，其上涂覆有柔性层135，例如，氯丁橡胶就可以适用于将微尺寸的干胶结构1应用到刚性平板120上对微尺寸的干胶结构1进行挤压，正如对刚性平板120的操作那样，从而减小微尺寸的干胶结构1和刚性平板120之间形成的气泡。微尺寸的干胶结构1可以被粘合到刚性平板120上，这是通过静电吸引来实现的，即范德瓦尔斯相互作用力，或者通过使用暂时性的粘合剂来实现，举例来说，REVALPHA^TM热力释放带。

在众所周知的微尺寸的干胶结构1被粘合到刚性平板120上之后，原料的坝座200，举例来说，硅或者PDMS，可以围绕在微尺寸的干胶结构1的周围成型，其位于刚性平板120上(附图8)。可以选择的是，REVALPHA^TM热力释放带或者其他的脱模剂被布置在刚性平板120的上部表面，这是在形成坝座200或者将其粘合到刚性平板120之前完成的，以便在形成环氧树脂模具之后，这样有助于坝座200和/或环氧树脂模具从刚性平板120上脱离。在某些实施方案中，举例来说，在被粘合到刚性平板120上之前，众所周知的微尺寸的干胶结构1的背部表面(该表面并不包括微型元件的图案)在氧的等离子之中被清洗干净。可以选择的是，脱模层，例如，REPEL-SILANE^TM或者气沉积的三氯硅烷可能会沉积到刚性平板120的表面上，而微尺寸的干胶结构1位于坝座200的边界之内。模具的原料，举例来说，聚合物或者环氧树脂205(例如，环氧树脂和/或环氧树脂)就会被浇到刚性平板120的表面上，而微尺寸的干胶结构1位于坝座200的边界之内(如果使用到的话，其覆盖在可选用的脱模层上)(附图9)。在某些实施方案中，聚合物或者环氧树脂205在真空中进行脱气处理，在被浇到刚性平板120的表面上之前和/或之后，而微尺寸的干胶结构1位于坝座200的边界之内，从而便于减少或者消除在聚合物或者环氧树脂205之间的气泡。与之对应的或者是可以选择的是，可以在聚合物或者环氧树脂205上施加压力，举例来说，在附图9中所解释说明的那样，将结构放置在高压的环境中，在处理聚合物或者环氧树脂205的过程中，这样有助于减少或者消除在浇铸后的聚合物或环氧树脂之间的气泡。

在某些实施方案中，正如在附图10中所示，刚性平板210，例如，玻璃板或者其他的平坦表面，可以选择的是，被包裹在脱模层215中的刚性平板被放置在浇铸的聚合物或者环氧树脂205的顶部。可以选择的是，当被固化的时候，与刚性平板210粘合到固化后的聚合物或者环氧树脂205相比，脱模层215以较小的力度粘合到聚合物或者环氧树脂205上。在其他的实施方案中，可以选择的是，脱模层215并没有被粘合到刚性平板210上，而是当没有粘合到刚性平板210上时，其是柔性的，以致脱模层可以更为容易地从固化后的聚合物或者环氧树脂205中剥离出来，这是与刚性平板205可以从固化的聚合物或者环氧树脂205中剥离的情况相比较而言的。脱模层215可能会包括或者是由以下物质组成的，例如，聚合物层(例如，聚氯乙烯层(PVC)或者低密度的聚乙烯(LDPE)层)，Saran^TM塑料卷，或者铝箔。在某些实施方案中，刚性平板210是被清洗过的，举例来说，用异丙醇进行清洗，用等离子溶液进行清洗(例如，CF₄/O₂等离子溶液)，或者进行湿式清洗(例如，在H₂O₂/H₂SO₄溶液)，这是在被包裹到脱模层215之前进行的。在某些实施方案中，刚性平板210是透明的或者是半透明的，刚性平板210被下压，直到坝座200通过刚性平板210是可见的。在某些实施方案中，滚筒或者其他的装置可以用于消除在脱模层215和刚性平板210之间的任何气泡，这需要在将刚性平板210放置在浇铸的聚合物或者环氧树脂205上之前完成。砝码，举例来说，两个5磅的砝码被放置在刚性平板210的顶部(附图11)。砝码220可以在固化的过程中对浇铸的聚合物或者环氧树脂205施加力，以便有助于在固化的过程中减少或者消除在浇铸后的聚合物或环氧树脂205之间形成的气泡。聚合物或环氧树脂205被留下来进行固化。在某些实施方案中，可以对聚合物或环氧树脂205进行加热，从而加速固化过程，举例来说，通过将结构放置在附图11中的烤炉中，在80℃的条件下烤制16小时，或者根据原料和聚合物或者环氧树脂205层的尺寸来确定烤制的时间和温度。在其他的实施方案中，聚合物或者环氧树脂205被留下来在室温的条件下进行固化。在某些实施方案中，正如在附图11中所示的结构，其被放置在压力腔中，例如，压力的范围在大约30psi和50psi之间，而聚合物或者环氧树脂205经过固化，从而有助于在固化的过程中减少或者消除在浇铸后的聚合物或环氧树脂205之间形成的气泡。

在聚合物或者环氧树脂205被固化之后，砝码220被取出，脱模层215从刚性平板210上展开，而刚性平板210、脱模层215，和坝座200从刚性平板120中取出(附图12)。刚性平板120被取出，举例来说，通过施加足够的热量，从而导致热力释放带可以适用到刚性平板120和微尺寸的干胶结构1之间而脱离，而且微尺寸的干胶结构1从固化后的聚合物或者环氧树脂205上剥离，从而留下成型的聚合物或者环氧树脂的模具220(附图13)。成型的聚合物或者环氧树脂模具220可能会包括微小楔形物的图案70的负版，其具有与微小楔形物10的图案的正版相同或者类似的尺寸和角度，正如参考附图1B所进行的讨论那样。聚合物或者环氧树脂模具220可以被用于铸造微尺寸的干胶结构。

适用于微尺寸的干胶结构的金属模具

根据更进一步的方面，一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具比聚合物或者环氧树脂的模具更为耐用，其可能是由金属或者金属合金制成的。在某些实施方案中，金属模具可以是电铸的，微机加工的或者是以上两者结合进行的。

一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的金属模具的电铸过程在附图14中有所解释说明。正如附图14所示，众所周知的微尺寸的干胶结构1，举例来说，微尺寸的干胶结构1是在蜡质模具中成型的，正如在第13/451,713号美国专利申请中所讨论的蜡质模具的内容那样，其可以选择性地安装在垫衬物的基底225上，被固定到和/或固定在电镀固定装置230中。在某些实施方案中，空腔235是在电镀固定装置中形成的，从而可以容纳垫衬物的基底225。

在另外的实施方案中，微尺寸的干胶结构1并没有被安装到垫衬物的基底225上，微尺寸的干胶结构1可能是直接粘合到电镀固定装置230的平坦的上部表面240上，这是通过使用本领域内众所周知的任何一种粘合剂来实现的，举例来说，双面胶带(例如，REVALPHA^TM热力释放带，Nitto Denko公司)或者胶料(例如，硅橡胶粘合剂，Smooth-On公司)。具有刚性柱的滚筒上涂覆有柔性层，举例来说，氯丁橡胶可以将微尺寸的干胶结构1适用到电镀固定装置230上，在被使用到电镀固定装置230上的同时对微尺寸的干胶结构1进行挤压，从而可以减少微尺寸的干胶结构1和电镀固定装置230之间形成的气泡。

电镀固定装置230可能会包括钢，或者其他的刚性材料，可以选择的是，刚性导电材料。在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构1的垫衬物15可能会延伸到高于电镀固定装置230的上部表面240的上方，举例来说，高出大约0.027英寸(大约0.06厘米)，在成型的金属模具中设定统一高度的0.027英寸凹槽，从而在成型的金属模具中形成另外的微尺寸的干胶结构1的垫衬物15。

一张方网眼的网245，举例来说，一张由环氧树脂制成的方网眼的网，可以在微尺寸的干胶结构1的垫衬物15的侧壁和电镀固定装饰230之间形成。由环氧树脂制成的方网眼的网245可以用于填充在微尺寸的干胶结构1和电镀固定装置230的空腔235之间出现的任何间隙，从而可以防止金属在任何一个这样的间隙中被电镀而在电镀模具中出现不需要的特征的情况，或者防止出现其难以从电镀固定装置230中取出电镀后的模具的情况。

正如在附图15中所解释说明的那样，微尺寸的干胶结构1中的微型元件10上可能涂覆由脱模层250，其有助于从微尺寸的干胶结构1中取出在微尺寸的干胶结构1上电镀成型的金属模具。在某些实施方案中，粘合剂层255是首先被沉积到微尺寸的干胶结构1上，从而有助于脱模层250的粘合到微尺寸的干胶结构1上。在某些实施方案中，脱模层250可能会包括或者是由以下物质组成的，聚四氟乙烯(PTFE)或者REPEL-SILANE^TM，而粘合剂层255可能会包括或者是由铬和/或钛组成。粘合剂层255可能被沉积在微尺寸的干胶结构1上，例如，这是通过喷镀的方式。脱模层250也可能被沉积到粘合剂层255上和/或微尺寸的干胶结构1上，例如，这是通过适用于PTFE的初始的化学蒸镀(iCVD)或者使用适用于REPEL-SILANE^TM的蒸镀。

举例来说，软粒金属层260，钼层或铜层，被沉积到脱模层250或者微尺寸的干胶结构1上(出于表达清晰的目的，在附图16中，脱模层250和粘合剂层255并没有显示出来)，而金属模具的本体是在软粒层260上形成的，举例来说，通过电镀(附图17，软粒层也是不可见的)来实现的。金属模具的本体265可能采用与软粒层260相同的金属或者采用不同的金属，举例来说，铜、铝、钢或者金属合金。

之后，金属模具就可以从微尺寸的干胶结构1和电镀固定装置中取出，从而可得到一个完整的金属模具270(附图18)。金属模具270可以是经过探伤检查的，而且在某些实施方案中，举例来说，带有金刚石车刀的微机加工，或者其他的微机加工工具可以用于去除瑕疵，从而使金属模具270获得光滑的表面，或者从而完成金属模具270的定型。在某些实施方案中，一种脱模剂，例如，PTFE,REPEL-SILANE^TM或者三氯硅烷都可以涂覆在金属模具270的表面。加工后的金属模具270可能会包括微小楔形物的图案70的负版，其具有与微小楔形物10的图案的正版相同的或者类似的尺寸和角度，正如在上文中结合附图1B所描述的内容那样。

在其他的实施方案中，金属模具270可能被用作一种注入式模具的嵌入物。金属模具270可以被放置在注入式模具装置中与垫衬物的基底225相对的位置上。聚合物的原料可以被注入到金属模具27和垫衬物的基底225之间的空间中，从而可以形成微尺寸的干胶，在一个单独的注入铸模操作中，其被安装在垫衬物的基底225上。

在其他的实施方案中，适用于铸造微尺寸的干胶结构的金属模具270也是可以制成的，而无需使用预制的微尺寸的干胶结构，这是通过直接机械加工金属模块275来实现的。举例来说，可以选择的是，金属模块275可以通过标准的微机加工工具来进行初加工，举例来说，微磨铣钻头，其是由工具钢制成的，或者由常用的多晶金刚石制成(直径在.001”-.010”之间)，从而形成具有理想定向、楔形物角度和斜度的楔形残端280的排列。在某些实施方案中，位于相邻的楔形物之间保险装置的尺寸，例如，宽度在大约10um到大约20um之间，其小于在成型的模具中使用的模具微小楔形物中的保险装置的宽度。金刚石车刀或者其他的精加工工具(例如，由金刚砂或者工具钢制成的)可以用于对金属模块275做进一步的加工处理，从而可以获得成型的微型槽285，并完成金属模具270的制作(附图19)。相对应的或者是可以选择的是，3D打印机可以用于自金属模块275上形成楔形物残端280。电镀的过程也可以由3D打印机在楔形物残端280的排列中完成，从而填充由3D打印操作留下的空间和/或使楔形物残端80的排列更平滑。金刚石车刀或者其他的精加工工具可以用于对金属模块275做进一步的加工处理，从而可以从3D打印出楔形物残端280的排列并完成金属模具270的制作。相对应的是，金刚石车刀或者其他的精加工工具可以用于在金属层中直接形成楔形物的保险装置，而不会留下的第一成型残端(存在对工具有更多的磨损的可能性)。

微尺寸的干胶结构的铸造

从模具中铸造微尺寸的干胶结构的方法的实施方案，例如，任何一种正如在上文中所讨论蜡质的模具，聚合物的模具，环氧树脂的模具，或者金属的模具，将在附图20A-20F中进行解释说明。这些附图对在蜡质模具的蜡质部分25上铸造微尺寸的干胶结构的进行了解释说明，但是人们可以理解的是，当用由不同的原料制成的模具中浇铸微尺寸的干胶结构时，实质上相似的步骤也都是可以操作的，举例来说，不同的原料可以是聚合物，环氧树脂或者金属。附图20A对浇铸原料95进行了解释说明，举例来说，液态的聚合物，可以从其中制成微尺寸的干胶结构，融化到蜡质模具的蜡质部分25的顶部表面55上。在某些实施方案中，聚合物包括PDMS或者可以是PDMS组成的。在其他的实施方案中，聚合物可能会包括，或者是由以下物质组成，即，硅，聚氨酯或者其他的适用于执行方案的聚合物。人们可以理解的是，在某些实施方案中使用的是蜡质模具，蜡质模具可以根据附图4A和附图4B中所描述的内容进行配置，而不是如同附图20A-20F所示。

正如在附图20B中所示，刚性平板100，举例来说，一种玻璃平板或者其他的平坦表面，被包裹在脱模层105中，其被放置在浇铸原料95的顶部。当被固化之后，与刚性平板100被粘合到固化后的聚合物原料95上的粘合力相比，脱模层105选择较小的粘合力粘合到聚合物原料95上。在其他的实施方案中，脱模层105并没有粘合到刚性平板100上，而且当没有粘合大刚性平板100上时，其是柔性的，以致脱模层可以更为容易地从固化后的浇铸原料95中剥离出来，这是与刚性平板100从固化的浇铸原料95上取出的情况相比较而言的。脱模层105可以包括或者是由以下物质组成的，举例来说，聚合物层(例如，聚氯乙烯层(PVC)或者低密度的聚乙烯(LDPE)层)，Saran^TM塑料卷，或者铝箔。在某些实施方案中，刚性平板100是被清洗过的，举例来说，用异丙醇进行清洗，用等离子溶液进行清洗(例如，CF₄/O₂等离子溶液)，或者进行湿式清洗(例如，在H₂O₂/H₂SO₄溶液)，这是在被包裹到脱模层105之前进行的。刚性平板100被下压到蜡质模具上。在某些执行方案中，刚性平板100是透明的或者是半透明的，刚性平板100被下压，直到蜡质模具的蜡质部分25通过刚性平板100是可见的。在某些实施方案中，滚筒或者其他的装置可以用于消除在脱模层105和刚性平板100之间的任何气泡，这需要在将刚性平板100放置在浇铸的聚合物原料95上之前完成。砝码，举例来说，1个5磅的砝码被放置在刚性平板100的顶部(附图20C)。浇铸原料95留在模具中一整夜的时间，或者停留一段适当的时间进行固化，这取决于所使用的浇铸原料95的类型。在某些实施方案中，可以对浇铸原料95进行加热，从而加速固化过程，但是必须注意的是，不要对模具加热到开始变形或者融化的温度。在某些实施方案中，浇铸原料95是可以进行紫外线修补的，而且紫外线可以应用于浇铸原料，通过刚性平板100(如果紫外线可以穿透的话)来加速固化的过程。

在浇铸原料95被固化之后，砝码100被取出，脱模层105从刚性平板100上展开，而刚性平板100从模具的顶部中取出(附图20D)。之后，脱模层105从模具的上部表面55和固化后的浇铸原料95的顶部被取出(附图20E)。然后，轻柔地从模具的一个末端上将固化后的浇铸原料95的补片剥离出来，这样固化后的浇铸原料95就能从模具中取出，从而获得自由微尺寸的干胶结构1(附图20F)。在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构1中的微型元件包括微小楔形物，是以与微小楔形物的图案70相倾斜的方向剥离的，这样可以减少潜在的对浇铸原料95的损害和/或对模具的损害，所述损害是发生在从模具95中取出固化后的浇铸原料95的过程中(参考附图20F)。在上述执行方案中，蜡质模具被用于铸造微尺寸的干胶结构1，黏蜡，举例来说，Scotch^TM粘合带可以用于将蜡的残留物从微尺寸的干胶结构1的微型元件上取出。

上述加工过程可以在同一模具中重复进行，直到该模具开始出现损坏的迹象。举例来说，在执行的过程中，蜡质模具被用于浇铸微尺寸的干胶结构1，模具中的损伤可能是通过大量的蜡来显现出来，所述蜡是指固化后的浇铸原料95从模具中拔出是所使用的。对蜡质模具的损害可以是如附图21B中所示的蜡质模具的蜡质部分25的上部表面55出现的线115，这是在拔出蜡的时候出现的(与附图21A相比，其中显示的是完整无损的蜡质模具)。当蜡质模具出现损伤的时候，上部表面55可以是经过抛光处理的，或者是经过打磨处理的，而且一种新的塑模图案被加工到蜡质模具的蜡质部分25的上部表面55上，因此修补后的模具就可以再次得以利用。在某些实施方案中，在进行修补之前，一个蜡质模具可以用于形成大约3到8个微尺寸的干胶结构。

从模具中剥离出来之后的浇铸的微尺寸的干胶结构1，在环氧树脂、聚合物或者金属模具中，模具可以是经过探伤检查的，以便确定是否还有微尺寸的干胶结构的残余物质。如果观察到还存在微尺寸的干胶结构的残余物质滞留在模具中，那么将要对模具进行清洗，举例来说，通过刀具或者刮片和/或通过对模具进行水洗、IPA清洗或者其他适合的溶液来进行清洗来去除残余物质。

在一个特定的适用于微尺寸的干胶结构的处理过程中，其包括微小楔形物，例如，微型元件，可以执行墨迹的过程，以便将增强层20涂覆到从模具中取出的微尺寸的干胶结构的微小楔形物10上。在墨迹过程的第一个步骤中国，微尺寸的干胶结构1被黏结到刚性平板120上，举例来说，玻璃板或者其他形式的刚性平坦平板。在某些实施方案中，在被黏结到刚性平板120上之前，微尺寸的干胶结构1的背面(没有包含微小楔形物的图案的表面)被清洗过了，举例来说，O₂等离子溶液。正如在附图22A和附图22B中所示，滚筒125包括钢管130，其上涂覆有柔性层135，例如，氯丁橡胶就可以适用于将微尺寸的干胶结构1黏结到刚性平板120上，对微尺寸的干胶结构1进行挤压，正如对刚性平板120的操作那样，从而减小微尺寸的干胶结构1和刚性平板120之间形成的气泡。微尺寸的干胶结构1可以被粘合到刚性平板120上，这是通过静电吸引来实现的，即，范德瓦尔斯相互作用力，或者通过使用暂时性的粘合剂来实现，举例来说，REVALPHA^TM热力释放带。

墨迹平板140是通过将REVALPHA^TM脱模剂145中任意一层或者其他的脱离涂层涂覆到平板150上来形成的，举例来说，硅晶，之后将液态的聚合物层155(例如，PDMS，硅，聚氨酯或者其他的聚合物)适用到脱模剂层145上(附图23)。在某些实施方案中，液态的聚合物在被使用到脱模剂层145上之前需要进行过滤，以便从液态聚合物中去除颗粒。脱模剂145中的任意一层可能是若干个单层的厚度(对于REPEL-SILANE^TM而言)，或者对于其他的脱离涂层而言厚度在大约10nm到大约100nm之间。液态聚合物层55的厚度可能是在大约50nm到大约500nm之间。

为了在微尺寸的干胶结构1的微小楔形物10上形成加强层20，安装在刚性平板120上的微小楔形物的干胶结构1被放置在墨迹平板140上，而且微尺寸的干胶结构1的微小楔形物与液态的聚合物155的层是相互接触的。砝码160，举例来说，两个5磅的砝码被放置在刚性平板120上，从而迫使微小楔形物10楔入到液态聚合物155中，以便对微小楔形物进入到液态聚合物的过程进行墨迹。微型尺寸的干胶结构1上的支架165确保刚性平板120和墨迹平板140相互间距一段距离，并控制微小楔形物10在液态聚合物155中延伸的长度。(附图24)。

微尺寸的干胶结构1可以会留在刚性平板120和墨迹平板140之间的位置上，直到液态聚合物155固化为在微小楔形物10的尖端上的加强层20。相对应的是，在刚性平板120和墨迹平板140之间，砝码160可以对干胶结构1进行挤压大约1分钟，从而对微小楔形物10进行墨迹，之后被安装到刚性平板120上的微小楔形物的干胶结构1就可以从墨迹平板140上取出，并被放置在脱模剂175中，举例来说，REPEL-SILANE^TM脱模剂，而液态聚合物155被墨迹在微小楔形物的固化体上。砝码180，举例来说，两个5磅的砝码可以用于将微小楔形物压在固化平板170上(附图25)。在某些实施方案中，附图25中所解释说明的组件可以被放置在烤炉中，加热到大约100摄氏度，从而加速液态聚合物122的固化过程，例如，加热大约1小时的时间。在某些实施方案中，液态聚合物层122是可以进行紫外线修补的，而且紫外线可以应用到液态聚合物122上，通过刚性平板120和/或固化平板170(如果紫外线可以穿透的话)来加速固化的过程。在液态聚合物155被固化之后，被安装在刚性平板120上的微尺寸的干胶结构1从固化平板170中分离出来，而微尺寸的干胶结构1从刚性平板120中取出，举例来说，通过剥离的方式、化学的方式或者通过光电分解的方式来把微尺寸的干胶结构1粘合到刚性平板120上的任意一种粘合剂层分解。在某些实施方案中，固化平板170具有光滑的表面，从而可以产生具有光滑表面的加强层20，而且在其他的实施方案中，固化平板170可以是微尺寸的或者是纳米成型的，从而可以在加强层20中获得理想的图案。

附图26中解释说明的固化过程的各种版本中，台式平板185，例如，含有变薄的边缘部分的硅晶190和台案195都可以防止在固化平板170上。台式平板185的使用可以为液态聚合物155的固化做准备，从而可以对微小楔形物提供较大的挤压力，这是与在墨迹过程中微小楔形物10所经历的挤压力相比较而言的。在台式平板185上的台案195的高度是可以裁剪的，以便与微小楔形物的边缘上形成的加强层20的高度相匹配。在某些实施方案中，台式平板185的使用是为较薄的加强层20和/或在微小楔形物的唇缘的形成而准备的，这是与固化平板170的使用相对而言的，举例来说，通过限制液体聚合物155的毛细流动来实现。并不限于某些特定的原理，可以相信的是，当被墨迹的微小楔形物的尖端掉到固化平板170上时，液态聚合物155的滴液也会出现在上面。如果微小楔形物10以与在墨迹平板140上进行墨迹的高度相同的高度掉到固化平板170上，过量的液态聚合物155可能会由于毛细作用力而进入到半月板中。如果通过台式平板185的使用而使微小楔形物10受到更多的挤压，那么较少的未经固化的液态聚合物155就会残留下来，而且少量的唇缘/半月板得以成型，这是由于过量的液态聚合物155被分配在微小楔形物10的尖端上，这是通过台式平板185来对微小楔形物10施加更多的力而实现的，这是指与固化平板170相比较而言的。在某些实施方案中，台案195具有光滑的表面，从而可以产生具有光滑表面的加强层20，而且在其他的实施方案中，台案195可以被拓图，从而可以在加强层20上形成理想的图案。

将微尺寸的干胶结构结合到手套和其他物体上

根据某些实施方案，本文中所揭示的微尺寸的干胶结构可能会被结合到较大尺寸的物体上，举例来说，衣服的表面，物体的手把表面，或者其他的需要具有粘合特性的表面和/或高摩擦系数的表面。为了便于将本文中所揭示的微尺寸的干胶结构结合到或者安装到较大尺寸的物体上，纺织物或者筛孔材料将被应用到微尺寸的干胶结构的各个实施方案的垫衬物15中。

附图27A，27B和27C对织物网孔材料的实施例进行了解释说明，正如本文中所揭示的那样，其可能会被结合到微尺寸的干胶结构的衬垫物15上。附图27A是一张L-3560聚亚安酯(BJB公司)的网孔的显微图片，其螺纹直径为86um，开口截面是150um。附图27B是一张L-3560聚亚安酯(BJB公司)的网孔的显微图片，其螺纹直径为76um，开口截面是100um。附图27C是典型的聚酯纤维衬衫的织物网孔的显微图片。在某些实施方案中，聚酯纤维或者尼龙网孔具有的网孔尺寸范围在大约50到大约400之间，其可以结合到本文所揭示的微尺寸的干胶结构的垫衬物15上。棉质、丝质或者其他杂自然纤维或者合成纤维和/或纤维网孔也是可以选用的，或者可以替换使用在各种实施方案中。

附图28A和附图28B是聚亚安酯网孔290的横截面的显微图片，其被嵌入到微尺寸的干胶结构1的垫衬物15中。在附图28A中，微小楔形物10具有的高度h大约是100um，而垫衬物15具有的厚度t在大约250um和大约300um之间。在附图28B中，微小楔形物10具有的高度h大约是100um，而垫衬物15具有的厚度t是大约425um。人们可以理解的是，上述尺寸都是仅仅出于可以效仿的目的，而具有嵌入的纤维或者纤维网孔的微尺寸的干胶结构与上述内容相比可以具有不同的尺寸。

在某些实施方案中，纤维材料或者网孔290也可以包含在具有被用于浇铸微尺寸的干胶结构的液体原料95的模具25中，纤维材料或者网孔290可以被固定在微尺寸的干胶结构的垫衬物15中，正如液体材料95的固化那样。在某些实施方案，纤维材料或者网孔290被支承在模具的框架300中，从而可以保持纤维材料或者网孔290的平坦(附图29)。在其他的实施方案中，纤维材料或者网孔290沿着脱模材料105卷绕在刚性平板100周围，并被压入到未经固化的垫衬物15的原料95中，这是通过刚性平板100和/或砝码110来实现的(附图30)。在某些实施方案中，纤维材料或者网孔290可以被粘合到预制成型的微尺寸的干胶结构中，例如，通过沉积液态粘合剂的方式，包括将纤维材料或者网孔290沉积到预制成型的微尺寸的干胶结构的垫衬物15上并允许粘合剂进行固化。在某些实施方案中，粘合剂是由一预制成型的微尺寸的干胶结构的材料相同的原料制成的。在某些实施方案中，预制成型的微尺寸的干胶结构的垫衬物15是活性的，举例来说，具有O₂等离子，这是在进行液体粘合剂的沉积，包括将纤维材料或者网孔290沉积到垫衬物15上之前完成的，从而提高粘合力。

在某些实施方案中，包括嵌入的纤维或者纤维网孔的微尺寸的干胶结构可以在衣服上成型或者粘合到衣服的配件上。衣服的配件可以是，例如，手套。将包括嵌入的纤维或者纤维网孔的微尺寸的干胶结构粘合到衣服的配件上可能包括通过具有机加工的紧固件把包括嵌入的纤维或者纤维网孔的微尺寸的干胶结构连接到衣服的配件上，举例来说，通过挂钩和毛圈紧固件和/或通过将微尺寸的干胶结构缝纫到衣服的配件上，和/或通过将粘合剂/增大摩擦力的结构直接配置到衣服的配件上，无论是在衣服的配件被缝纫或者成型之前或者之后都可以。将微尺寸的干胶结构粘合到衣服的配件上可能包括通过化学试剂把微尺寸的干胶结构连接到衣服的配件上。化学试剂可能是粘合剂，例如，环氧树脂，注册商标为的粘合剂，氰基丙烯酸盐粘合剂，或者其他本领域内众所周知的粘合剂。将微尺寸的干胶结构粘合到衣服的配件上可能包括通过熔接的方式将微尺寸的干胶结构粘合到衣服的配件上。在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构的垫衬物315的底座可能是部分熔融状态的和/或是液态聚合物，或者是与微尺寸的干胶结构的材料形同或者类似的材料，其可以被适用到垫衬物315的底座上，而且垫衬物315迫压在手套的一部分上，以致部分熔融状态或是液态聚合物可以被挤入到手套的纤维中，一旦固化，则可以对手套进行密封。在某些实施方案中，纤维材料，包括有嵌入的纤维或者纤维网孔的微尺寸的干胶结构，都可能是装拆式的，而且可以分解为适用于手套的尺寸，并通过传统的缝纫方法来缝纫在一起。对于含有嵌入的纤维或者纤维网孔的微尺寸的干胶结构的编织手套的微尺寸的干胶结构可以通过缝纫的方式和/或通过粘合剂来粘合到编织手套的理想位置上。举例来说，正如在附图31中解释说明的那样，一个或者多个含有嵌入的纤维或者纤维网孔的微尺寸的干胶结构材料补片305可能被连接和/或者缝纫到手套320的靠近手掌底部的位置上。

微尺寸的干胶结构中的微结构的补片305的定位是以补片305的位置和可以预见到受力的特定位置的基础确定的。举例来说，在含有微小楔形物的结构10的微尺寸的干胶结构中的微结构的补片305的实施方案中，当微小楔形物10以一定的角度倾斜在所需要的力的方向上时，微小楔形物的结构10可能是为一种较大程度的粘合剂和/或增强的摩擦力做准备的。这一定位可能会导致微小楔形物10向下弯曲，而且导致接触到一个表面，盖表面上施加有力，如果微小楔形物10是在不同的方向上定位，所述力具有较大的表面积。举例来说，正如在附图31中所示，手套320的手指部分通常对材料的表面有拉扯力。与之相对的是，手套320的手指部分310上的补片305中的微小楔形物10可以优选的定位是微小楔形物10的角度朝向手指部分的末端，正如25所示。相反的是，在手套320的靠近手掌的部分315通常是对物体的表面有推动力。与之相对的是，手套320的靠近手掌的部分315上的补片305中的微小楔形物10可以优选的定位是朝向腕关节的，正如330所示。在某些实施方案中，除此之外或者可以选择的是，可以为连接到手套的手指部分310和靠近手掌部分315提供具有不同定位的微小楔形物10的补片305，与连接到手套320的靠近手掌部分315的补片315相比，连接到手指部分310的补片305可以具有不同的尺寸或者不同的外形的微型元件的结构。

在其他的实施方案中，含有微尺寸的干胶结构的补片305可以被连接到，举例来说，通过缝纫或者粘合剂绑定的方式连接到衣服或者物体的其他部分上。举例来说，正如附图32所示，除此之外或者是可以选择的是，可以连接到手套上，补片305可以连接到护膝、鞋尖、鞋和/或肘关节垫上。补片305放置在护膝、鞋尖、鞋和/或肘关节垫上的位置有助于帮助使用者攀爬平坦光滑的障碍物340。含有微尺寸的干胶结构的补片305可以连接到，举例来说，手枪或者步枪的把手上，正如附图33所举例说明的那样，从而可以提供高度摩擦的加紧力。在某些实施方案中，其他的物体，例如，运动装备，比如，曲棍，棒球球拍，长曲棍等等，也都是可以将含有微尺寸的干胶结构的补片305装配到把手上，从而为上述物体的使用者提供更好的抓持力。在进一步的实施方案中，手套320可以在第一定位上配置含有微尺寸的干胶结构的补片305，而且将要被抓持的物体345也可以在与第一定位相对的方位上配置含有微尺寸的干胶结构的补片305，以致使用者可以通过手套320来抓住物体345，在各自的补片305中的微型元件相互锁定，从而为物体345提供牢固的抓持力。

尽管本文已经通过参考微小楔形物的干胶结构对微尺寸的干胶结构进行了揭示，人们可以理解的是，各种实施方案中可以选用的或者其他的微型元件的各种形态都可以在本文中所揭示的微尺寸的干胶结构的各种实施方案中使用，举例来说，微型柱状350(附图35)，微型塔状，任意地包含从上部表面延伸的微型柱状360(附图36)，或者相对应的基底是实质上标准定位的微型圆柱365(附图37)，或者相对于基底一定角度(附图38)成型的。

鉴于本发明的至少一个实施方案的若干方面均已描述，人们可以理解的是，各种变换，修改和改进对于本领域内的普通技术人员而言都是显而易见的。上述变换，修改和改进都符合本文所揭示的内容的主旨，而且都在本文所揭示的范围之内。与之对应的是，上文中的描述和附图都仅仅是可以效仿的目的。

Claims

1.一种用于铸造包含有嵌入的纤维的微尺寸结构的模具；该模具包括：

上部表面，该上部表面包括具有第一深度的第一空腔；

第一图案的负版，该第一图案的负版适用于被限定在第一空腔的表面上的微尺寸的元件的布置排列；以及

被布置在第一空腔中的纤维承接框架。

2.根据权利要求1中的模具，其进一步包括至少一个具有第二深度的第二空腔，第二深度被限定在第一图案的负版的空腔外侧上，该第一图案的负版适用于微尺寸的结构的布置排列，至少一个第二空腔对第二图案的负版进行限定，所述第二图案的负版适用于微尺寸的结构的支座。

3.根据权利要求2中的模具，其中与第二深度相比，适用于微尺寸结构的图案的负版延伸到模具中更深的深度。

4.根据权利要求1中的模具，模具上至少部分涂覆有脱模剂，从而可以减少在模具和适用于微尺寸结构的铸造原料之间的粘合力。

5.根据权利要求1中的模具，模具包括蜡质的部分，第一空腔被限定在该蜡质的部分中。

6.根据权利要求5中的模具，其中蜡质的部分包括机加工的蜡。

7.根据权利要求6中的模具，模具进一步包括：

底盘；和

承盘，所述承盘具有锥形的表面，该锥形的表面与蜡质的部分的侧壁上的锥度相对应，并被配置用于确保蜡质的部分位于底盘中。

8.根据权利要求1中的模具，其中模具是由环氧树脂制成的。

9.根据权利要求1中的模具，其中微尺寸的结构的排列包括微小楔形物的排列。

10.根据权利要求9中的模具，其中微小楔形物的排列中的微小楔形物包括中心线，该中心线被布置在相对于平面的大约30度和大约70度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。

11.根据权利要求10中的模具，其中微小楔形物的排列中的微小楔形物包括前缘，该前缘被布置在相对于平面大约20度和大约65度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。

12.根据权利要求11中的模具，微小楔形物的排列中的微小楔形物包括后缘，该后缘被布置在相对于平面大约35度和大约85度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。

13.根据权利要求9中的模具，其中微小楔形物包括可再次进入的空间，所述空间被限定在微小楔形物的前缘和相邻的微小楔形物的后缘之间。

14.根据权利要求9中的模具，其中微小楔形物的高度在大约80um到大约120um之间，而底座的宽度在大约20um和大约40um之间。

15.根据权利要求14中的模具，其中在微小楔形物的排列中的微小楔形物的长度在大约120um和大约160um之间。

16.一种在模具中铸造微尺寸结构的方法，该方法包括：

提供一种包括适用于微尺寸结构的图案的负版的模具，其位于模具的上部表面的第一空腔中；

将铸造原料沉积在图案的负版上；

将纤维网孔沉积在位于第一空腔的铸造原料中；而且

对铸造原料进行固化处理。

17.根据权利要求16的方法，其中提供一种模具的方法进一步包括提供具有支座空腔的模具，其位于适用于微尺寸结构的图案的负版的第一空腔的外侧。

18.根据权利要求16的方法，其中将纤维网孔沉积到铸造原料中包括将含有纤维网孔的框架布置在第一空腔中。

19.根据权利要求16的方法，方法进一步包括通过承盘连接到模具的一部分的侧壁上来将模具的一部分固定在底盘上，并且其具有与侧壁的锥度相对应的锥形表面。

20.根据权利要求16的方法，该方法进一步包括通过一种工艺流程来对适用于微尺寸结构的图案的负版进行限定，该流程包括：

将减阻剂适用到第一空腔中；

在第一空腔中机加工出微尺寸的图案；以及

对第一空腔中的减阻剂进行清洗。

21.根据权利要求16的方法，其中方法进一步包括将脱模剂涂覆到至少部分的上部表面上。

22.根据权利要求16的方法，其中方法进一步包括在固化铸造原料的过程中对铸造原料的上部表面施加压力。

23.根据权利要求16的方法，其中方法进一步包括将纤维网孔压入到铸造原料中。

24.根据权利要求16的方法，其中方法进一步包括：

在铸造原料固化之后，从模具中取出微尺寸结构；以及

在取出微尺寸结构之后检查模具。

25.根据权利要求24的方法，其中方法进一步包括针对模具检查过程中所确定损害程度，对模具进行再次修补。

26.根据权利要求16的方法，其中微尺寸结构包括数量众多的微尺寸的元件和一个或者多个支座。

27.根据权利要求26的方法，其中微尺寸结构进一步包括一个或者多个支座。

28.根据权利要求27的方法，其中该方法进一步包括在数量众多的微尺寸元件的上部边缘上形成平滑度提高的结构。

29.根据权利要求28的方法，其中在数量众多的微尺寸结构的上部边缘上形成平滑度提高的结构包括：

将液体聚合物涂覆在墨迹平板的上部表面；

将微尺寸的结构放置在墨迹平板上并与液体聚合物相接触；以及

从墨迹平板上取出微尺寸结构。

30.根据权利要求29的方法，其中方法进一步包括将一个或多个支座放置在墨迹平板的上部表面。

31.根据权利要求29的方法，其中方法进一步包括在将微尺寸的结构放置在墨迹平板上之前，对数量众多的微尺寸的元件的上部边缘通过等离子进行处理。

32.根据权利要求29的方法，其中方法进一步包括在需要在将液体聚合物层涂覆在墨迹平板的上部表面之前，过滤液体聚合物。

33.根据权利要求29的方法，其中方法进一步包括将微尺寸的结构放置在台式面板上，该微尺寸的结构包括沉积到位于的数量众多的微尺寸的元件的上部边缘上的液体聚合物，并在数量众多的微尺寸的元件的上部边缘与台式面板相互接触的同时对液体聚合物进行固化处理。

34.根据权利要求16的方法，其中方法进一步包括：

在铸造原料被固化之后从模具中取出微尺寸结构；以及

将微尺寸结构连接到物体上。

35.根据权利要求34的方法，其中所述物体是衣服上的配件，而且方法包括通过机械紧固件的方式将微尺寸的结构连接到衣服的配件上。

36.根据权利要求35的方法，其中方法包括将微尺寸的结构缝纫到衣服的配件上。

37.根据权利要求36的方法，其中所述物体是手套。

38.根据权利要求34的方法，其中所述物体是衣服的配件，而且将微尺寸结构连接到手套上包括通过粘合剂将微尺寸的结构粘接到手套上。

39.根据权利要求34的方法，其中所述物体是衣服的配件，而且将微尺寸结构连接到手套上包括通过熔接来将微尺寸结构连接到手套上。

40.根据权利要求34的方法，其中所述物体是手套，而且将微尺寸结构连接到手套上包括将数量众多的微尺寸结构连接到手套上，数量众多的微尺寸结构中的至少一个包括微型元件，其被布置在不同于第二数量众多的微尺寸结构中的微型元件的方位所不同的方位上。

41.根据权利要求16的方法，其中方法进一步包括：

在铸造材料固化之后从模具中取出微尺寸结构；以及

在衣服的配件上形成微尺寸结构。

42.根据权利要求41的方法，其中所述衣服的配件是手套。

43.根据权利要求16的方法，其中所述衣服的配件中的一部分是纤维网孔。

44.根据权利要求16的方法，其中手套的一部分是纤维网孔。