CN109773328A - 一种箔材表面连续制备纳米图案的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种箔材表面连续制备纳米图案的方法及装置，该方法包括：在金属箔材基体的上表面预涂石墨吸收层；将涂好石墨吸收层的金属箔材基体放置到模具上；在石墨吸收层上设置玻璃约束层；进行激光冲击，石墨吸收层吸收激光能量迅速气化，形成大量稠密的高温、高压等离子体，该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属箔材基体的上表面，冲击波将金属箔材基体压入到模具的表层型腔内，并在金属箔材基体的下表面复制出与模具表层型腔内相反的纳米图案；该装置包括：模具，主辊、激光发射器、玻璃约束层和托辊；该方法能够简化制备工序，提高制备效率，降低成本，该装置结构简单，操作方便，自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种箔材表面连续制备纳米图案的方法及装置。
背景技术
大面积的在金属箔材表面制备纳米图案，在传感器及光电领域有重要应用，而传统的制备方法具有很多局限，不仅制备效率低，而且成本高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够简化制备工序，提高制备效率，降低成本的箔材表面连续制备纳米图案的方法及装置。
本发明提出的一种箔材表面连续制备纳米图案的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：在金属箔材基体的上表面预涂石墨吸收层；
步骤(2)：将涂好石墨吸收层的金属箔材基体放置到模具上，模具的表层型腔内制有纳米图案；
步骤(3)：在石墨吸收层上设置玻璃约束层；
步骤(4)：进行激光冲击，从玻璃约束层的上方向下射出激光，石墨吸收层吸收激光能量迅速气化，形成大量稠密的高温、高压等离子体，该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属箔材基体的上表面，通过冲击波将金属箔材基体压入到模具的表层型腔内，并在金属箔材基体的下表面复制出与模具表层型腔内相反的纳米图案，从而完成纳米图案的制备；
步骤(5)：将制备好纳米图案的金属箔材基体从模具的表层型腔内托出，并通过传送装置将制备好纳米图案的金属箔材基体输送出模具，同时将下一段金属箔材基体输送到模具上；
步骤(6)：重复步骤(3)至步骤(5)，完成金属箔材基体表面连续制备纳米图案。
进一步的，步骤(1)中石墨吸收层为纯石墨粉，直径为500nm～1μm，石墨吸收层的预涂厚度为4～5μm。
进一步的，步骤(2)中模具的内表面设有润滑层，所述润滑层为沉积在模具内表面3～5nm厚的金或为涂覆在模具内表面上1～5nm厚的PVA或二硫化钼。
进一步的，步骤(3)中玻璃约束层为1.6～5mm的光学玻璃。
进一步的，步骤(4)中激光冲击采用Nd：YAG激光，运行模式为TEM00模式，波长为1064nm，脉宽为5—10ns，脉冲能量范围为850-1200mJ，光斑直径为0.8—3mm。
本发明提出的一种箔材表面连续制备纳米图案的装置，其特征在于，包括：表层型腔内制有纳米图案的模具，两个并排间隔固定设置的主辊、激光发射器、玻璃约束层和托辊，金属箔材基体通过两个主辊输送，所述金属箔材基体的上表面涂有石墨吸收层，所述模具位于所述金属箔材基体的下方，所述玻璃约束层上下升降盖设在所述石墨吸收层的上方，所述激光发射器移动安装在所述玻璃约束层的上方，所述托辊上下升降间隔设置在所述金属箔材基体的下方。
进一步的，所述模具位于两个主辊的中间。
进一步的，所述托辊为两组，两组托辊对称设置在所述模具的两侧，两组托辊呈同步运动，每组托辊包括两个托辊，两个托辊呈并排间隔设置，两个托辊呈同步运动。
进一步的，所述托辊的两端安装在电动升降杆上。
进一步的，所述玻璃约束层通过升降气缸安装在所述金属箔材基体的上方。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：该箔材表面连续制备纳米图案的方法能够简化制备工序，提高制备效率，降低成本，该箔材表面连续制备纳米图案的装置结构简单，操作方便，自动化程度高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一种箔材表面连续制备纳米图案的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例：一种箔材表面连续制备纳米图案的方法，包括以下步骤：
步骤(1)：在金属箔材基体的上表面预涂石墨吸收层；
步骤(2)：将涂好石墨吸收层的金属箔材基体放置到模具上，模具的表层型腔内制有纳米图案；
步骤(3)：在石墨吸收层上设置玻璃约束层；
步骤(4)：进行激光冲击，从玻璃约束层的上方向下射出激光，石墨吸收层吸收激光能量迅速气化，形成大量稠密的高温、高压等离子体，该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属箔材基体的上表面，通过冲击波将金属箔材基体压入到模具的表层型腔内，并在金属箔材基体的下表面复制出与模具表层型腔内相反的纳米图案，从而完成纳米图案的制备；
步骤(5)：将制备好纳米图案的金属箔材基体从模具的表层型腔内托出，并通过传送装置将制备好纳米图案的金属箔材基体输送出模具，同时将下一段金属箔材基体输送到模具上；
步骤(6)：重复步骤(3)至步骤(5)，完成金属箔材基体表面连续制备纳米图案。
步骤(1)中石墨吸收层为纯石墨粉，直径为500nm～1μm，石墨吸收层的预涂厚度为4～5μm。
步骤(2)中模具的内表面设有润滑层，所述润滑层为沉积在模具内表面3～5nm厚的金或为涂覆在模具内表面上1～5nm厚的PVA或二硫化钼。
步骤(3)中玻璃约束层为1.6～5mm的光学玻璃。
步骤(4)中激光冲击采用Nd：YAG激光，运行模式为TEM00模式，波长为1064nm，脉宽为5—10ns，脉冲能量范围为850-1200mJ，光斑直径为0.8—3mm。
该箔材表面连续制备纳米图案的方法能够简化制备工序，提高制备效率，降低成本。
一种箔材表面连续制备纳米图案的装置，包括：表层型腔内制有纳米图案的模具1，两个并排间隔固定设置的主辊2、激光发射器3、玻璃约束层4和托辊5，金属箔材基体6通过两个主辊输送，所述金属箔材基体的上表面涂有石墨吸收层7，所述模具位于所述金属箔材基体的下方，所述玻璃约束层上下升降盖设在所述石墨吸收层的上方，所述激光发射器移动安装在所述玻璃约束层的上方，所述托辊上下升降间隔设置在所述金属箔材基体的下方。
所述模具位于两个主辊的中间。
所述托辊为两组，两组托辊对称设置在所述模具的两侧，两组托辊呈同步运动，每组托辊包括两个托辊，两个托辊呈并排间隔设置，两个托辊呈同步运动。
所述托辊的两端安装在电动升降杆8上。
所述玻璃约束层通过升降气缸9安装在所述金属箔材基体的上方。
该箔材表面连续制备纳米图案的装置结构简单，操作方便，自动化程度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种箔材表面连续制备纳米图案的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：在金属箔材基体的上表面预涂石墨吸收层；
步骤(2)：将涂好石墨吸收层的金属箔材基体放置到模具上，模具的表层型腔内制有纳米图案；
步骤(3)：在石墨吸收层上设置玻璃约束层；
步骤(4)：进行激光冲击，从玻璃约束层的上方向下射出激光，石墨吸收层吸收激光能量迅速气化，形成大量稠密的高温、高压等离子体，该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属箔材基体的上表面，通过冲击波将金属箔材基体压入到模具的表层型腔内，并在金属箔材基体的下表面复制出与模具表层型腔内相反的纳米图案，从而完成纳米图案的制备；
步骤(5)：将制备好纳米图案的金属箔材基体从模具的表层型腔内托出，并通过传送装置将制备好纳米图案的金属箔材基体输送出模具，同时将下一段金属箔材基体输送到模具上；
步骤(6)：重复步骤(3)至步骤(5)，完成金属箔材基体表面连续制备纳米图案。
2.根据权利要求1所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的方法，其特征在于：步骤(1)中石墨吸收层为纯石墨粉，直径为500nm～1μm，石墨吸收层的预涂厚度为4～5μm。
3.根据权利要求1所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的方法，其特征在于：步骤(2)中模具的内表面设有润滑层，所述润滑层为沉积在模具内表面3～5nm厚的金或为涂覆在模具内表面上1～5nm厚的PVA或二硫化钼。
4.根据权利要求1所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的方法及装置，其特征在于：步骤(3)中玻璃约束层为1.6～5mm的光学玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的方法，其特征在于：步骤(4)中激光冲击采用Nd：YAG激光，运行模式为TEM00模式，波长为1064nm，脉宽为5—10ns，脉冲能量范围为850-1200mJ，光斑直径为0.8—3mm。
6.一种箔材表面连续制备纳米图案的装置，其特征在于，包括：表层型腔内制有纳米图案的模具，两个并排间隔固定设置的主辊、激光发射器、玻璃约束层和托辊，金属箔材基体通过两个主辊输送，所述金属箔材基体的上表面涂有石墨吸收层，所述模具位于所述金属箔材基体的下方，所述玻璃约束层上下升降盖设在所述石墨吸收层的上方，所述激光发射器移动安装在所述玻璃约束层的上方，所述托辊上下升降间隔设置在所述金属箔材基体的下方。
7.根据权利要求6所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的装置，其特征在于：所述模具位于两个主辊的中间。
8.根据权利要求7所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的装置，其特征在于：所述托辊为两组，两组托辊对称设置在所述模具的两侧，两组托辊呈同步运动，每组托辊包括两个托辊，两个托辊呈并排间隔设置，两个托辊呈同步运动。
9.根据权利要求8所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的装置，其特征在于：所述托辊的两端安装在电动升降杆上。
10.根据权利要求9所述的一种箔材表面连续制备纳米图案的装置，其特征在于：所述玻璃约束层通过升降气缸安装在所述金属箔材基体的上方。
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