CN113232316A - 一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法 - Google Patents

一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法，基于电流体动力效应喷射出的射流在衬底上打印出两个具有一定间距的三维黏性支座，再在三维黏性支座打印上纳米尺度高粘连续射流，纳米尺度高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁，利用两束高功率密度激光束切断纳米简支梁，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移台可将脱衬底纳米线转移到所需的结构中。电射流打印方法结合激光切割制造脱衬底纳米线，具有设备成本低、工艺简单、加工周期短等优势，为基于脱衬底纳米线为核心感知单元的高性能纳米器件的低成本、快速制造提供有效途径。

Description

一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，涉及一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法。
背景技术
微纳结构作为高性能微纳器件的传感/执行单元已被大量研究，并广泛应用在如高灵敏传感器、高分辨率显示器/探测器和大容量电容器等微纳器件中。纳米线具有高灵敏、大比表面积和高结晶质量等突出性质，基于纳米线的器件在磁、光、电、热、力等方面展示出显著的奇异特性，在环境监测、能源电子、生物医疗等领域逐步展现出巨大的应用前景。脱衬底纳米线不仅可以免除衬底的束缚获得更加突出的性能，还可以通过微操作将其转移到需要的指定位置。多种制备脱衬底纳米线的方法已被开发出来，例如聚焦电子束诱导沉积、聚焦离子束光刻等。然而，这些方法通常涉及复杂的处理步骤，既费时又昂贵。水热法是高效制备垂直纳米线阵列的常用方法，结合合理的微纳操作可以将垂直纳米线制备成脱衬底纳米线，但水热法工艺复杂，需要严格控制工艺参数，另外制备过程中高温会对纳米结构的性能造成一定影响。
发明内容
本发明为了克服上述脱衬底纳米线制造技术的不足，发明一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法。首先基于电流体动力效应的微纳尺度电喷射流在衬底上叠层打印出具有一定间距的三维黏性支座，接着更换纳米线溶液并调节打印参数获得纳米尺度高粘连续射流，带有一定速度的高粘连续射流搭在两个三维黏性支座上，高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，获得纳米简支梁，利用两束高功率密度激光束切断纳米简支梁，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移可将脱衬底纳米线移动到所需的结构上。此脱衬底纳米线的打印制造装置及方法具有工艺简单、制备周期短、成本低等优点。
本发明采取的技术方案是：
一种脱衬底纳米线的打印制造装置，该装置利用电射流打印技术在衬底上制备出具有一定间距的两个三维黏性支座，调节打印参数获得远小于喷针内径的纳米尺度高粘连续射流，此射流在电场力和自身重力等作用下以一定速度搭在两个三维黏性支座上，高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，获得纳米简支梁，承接转移台的上表面轻微接触纳米简支梁，利用两个高功率密度激光束切断纳米简支梁并落至下方的承接转移台上，制备出脱衬底纳米线，承接转移可将脱衬底纳米线移动到所需的结构上。该装置包括打印制造模块、激光切割模块和承接转移模块；所述的打印制造模块包括X-Y运动轴、衬底、高清CCD相机、高压电源、精密注射泵、微量注射器、脱衬底纳米线溶液、连接导管、微纳喷针、导电喷针夹具、Z运动轴、纳米尺度高粘连续射流、纳米简支梁、三维黏性支座、支座溶液、支座溶液射流和支座溶液液滴。所述的X-Y运动轴上方固定有衬底，X-Y运动轴带动衬底在平面内移动；所述的精密注射泵上方固定有微量注射器，微量注射器抽取一定量的支座溶液，借助精密注射泵的推压力通过连接导管将支座溶液输送至微纳喷针内；所述的微纳喷针安装在导电喷针夹具上，导电喷针夹具固定在Z运动轴上，微纳喷针可以随Z运动轴在垂直方向上移动；所述的高清CCD相机观测脱衬底纳米线的打印制造过程；所述的高压电源输出端连接导电喷针夹具，高压电源向微纳喷针施加高电压，此时微纳喷针与衬底间形成空间电场，微纳喷针内的支座溶液受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针出口处形成微纳米尺度支座溶液射流或支座溶液液滴；所述的支座溶液射流或支座溶液液滴在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发，黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座；所述的三维黏性支座个数为两个，两个三维黏性支座之间具有一定的间距；所述的三维黏性支座的黏度可通过调节支座溶液射流或支座溶液液滴的喷射时间和层间叠加的周期实现；所述的脱衬底纳米线溶液被吸入到微量注射器内，借助精密注射泵、连接导管将脱衬底纳米线溶液输送至微纳喷针内，脱衬底纳米线溶液在多力复合作用下于微纳喷针出口处形成纳米尺度高粘连续射流，具有一定速度的纳米尺度高粘连续射流喷射、搭在两个三维黏性支座上方；纳米尺度高粘连续射流和三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁。
所述的激光切割模块包括激光束和脱衬底纳米线；所述的激光束为两个，两个高功率密度的激光束可产生数千摄氏度的局部高温，且同时照射三维黏性支座内侧的纳米简支梁，使纳米简支梁两侧瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线；所述的高清CCD相机观察激光束切割纳米简支梁的情况，并调节激光束的光束直径、温度、切割扫描速度等参数，以保证纳米简支梁两端同时被切断。
所述的承接转移模块包括承接转移台和承接转移台控制系统；所述的承接转移台位于纳米简支梁下方且位于两个三维黏性支座的内侧；所述的承接转移台控制系统控制承接转移台的运动，在激光束切割纳米简支梁之前，承接转移台控制系统精细控制承接转移台的移动，直至接触纳米简支梁的下表面，由两个激光束切割纳米简支梁两侧获得的脱衬底纳米线落至承接转移台上，控制承接转移台可以将脱衬底纳米线移动到所需位置；所述的高清CCD相机观察承接转移台与纳米简支梁、三维黏性支座的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种脱衬底纳米线的打印制造方法，采用上述的打印制造装置进行实施，其方法步骤具体如下：
第一步，打印两个三维黏性支座
首先将衬底放置、固定到X-Y运动轴，精密注射泵上方固定有微量注射器，微量注射器通过连接导管与微纳喷针连通，微量注射器吸入一定量的支座溶液，微量注射器借助精密注射泵通过连接管路将支座溶液输送至微纳喷针内，微纳喷针固定在导电喷针夹具上，导电喷针夹具固定在Z运动轴上，微纳喷针可以随Z运动轴在垂直方向上移动；高压电源通过导电喷针夹具向微纳喷针施加适量高电压，此时在微纳喷针与衬底之间形成强电场力，微纳喷针内的支座溶液受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针出口处形成微纳米尺度支座溶液射流或支座溶液液滴；支座溶液射流或支座溶液液滴在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发、黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座；三维黏性支座的黏度可通过调节支座溶液射流或支座溶液液滴的喷射时间和改变三维黏性支座层间叠加的周期实现。
第二步，打印纳米简支梁
保持三维黏性支座在衬底上不动，微量注射器吸入一定量的脱衬底纳米线溶液，微量注射器借助精密注射泵通过连接管路将脱衬底纳米线溶液输送至微纳喷针内；高压电源通过导电喷针夹具向微纳喷针施加适量高电压，此时在微纳喷针与衬底之间形成强电场力，微纳喷针内的脱衬底纳米线溶液受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针出口处形成纳米尺度高粘连续射流；纳米尺度高粘连续射流喷射、搭在具有一定间距的两个三维黏性支座上，纳米尺度高粘连续射流和三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁。
第三步，激光切割制备脱衬底纳米线
两个高功率密度的激光束可产生数千摄氏度的局部高温，切割纳米简支梁时，两个激光束同时照射三维黏性支座内侧的纳米简支梁，使纳米简支梁瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线；高清CCD相机观察激光束切割纳米简支梁的情况，并调节激光束的光束直径、温度、切割扫描速度等参数，以保证纳米简支梁两端同时被切断，制备脱衬底纳米线。
第四步，承接转移脱衬底纳米线
承接转移台位于纳米简支梁下方，并且位于两个三维黏性支座内侧；承接转移台控制系统控制承接转移台的运动，在激光束切割纳米简支梁前，承接转移台在承接转移台控制系统精细控制下不断移动，直至接触纳米简支梁的下表面；两个激光束切割纳米简支梁制备出的脱衬底纳米线落至承接转移台上，控制承接转移台可以将脱衬底纳米线移动到所需指定位置；高清CCD相机观察承接转移台与纳米简支梁、三维黏性支座的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线。
本发明的有益效果为：利用电射流打印与激光切割相结合的装置及方法，实现脱衬底纳米线的打印制造，基于电流体动力效应喷射出的射流在衬底上打印出两个具有一定间距的三维黏性支座，再在三维黏性支座打印上纳米尺度高粘连续射流，纳米尺度高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁，利用两个高功率密度切割纳米简支梁两侧，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移台可将脱衬底纳米线转移到所需结构中。电射流打印与激光切割相结合制造脱衬底纳米线，具有设备成本低、工艺简单、加工周期短等优势，为基于脱衬底纳米线为核心感知单元的高性能纳米器件的低成本、快速制造提供有效途径。
附图说明：
图1是本发明实施例中的脱衬底纳米线的打印制造示意图。
图2是本发明实施例中的打印三维黏性支座的示意图。
图3是本发明实施例中的打印纳米简支梁的示意图。
图4是本发明实施例中制备脱衬底纳米线的示意图。
图中：1 X-Y运动轴、2衬底、3高清CCD相机、4高压电源、5精密注射泵、6微量注射器、7脱衬底纳米线溶液、8连接导管、9微纳喷针、10导电喷针夹具、11 Z运动轴、12纳米尺度高粘连续射流、13纳米简支梁、14三维黏性支座、15脱衬底纳米线、16承接转移台、17承接转移台控制系统、18激光束、19支座溶液、20支座溶液射流、21支座溶液液滴。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。参见图1至图4。
本实施例公开了一种脱衬底纳米线的打印制造装置，该装置具体包括打印制造模块、激光切割模块和承接转移模块。该装置是利用电射流打印技术在衬底上制备出具有一定间距的两个三维黏性支座，调节打印参数获得远小于喷针内径的纳米尺度高粘连续射流，此射流在电场力和自身重力等作用下以一定速度搭在两个三维黏性支座上，高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，获得纳米简支梁，承接转移台的上表面轻微接触纳米简支梁，利用两个高功率密度激光束切断纳米简支梁并落至下方的承接转移台上，制备出脱衬底纳米线，承接转移可将脱衬底纳米线移动到所需的结构上。
具体地讲，在本实施例中，打印制造模块包括X-Y运动轴1、衬底2、高清CCD相机3、高压电源4、精密注射泵5、微量注射器6、脱衬底纳米线溶液7、连接导管8、微纳喷针9、导电喷针夹具10、Z运动轴11、纳米尺度高粘连续射流12、纳米简支梁13、三维黏性支座14、支座溶液19、支座溶液射流20和支座溶液液滴21。
X-Y运动轴1上方固定有衬底2，X-Y运动轴1带动衬底2在平面内移动；精密注射泵5上方固定有微量注射器6，微量注射器6抽取一定量的支座溶液19，借助精密注射泵5的推压力通过连接导管8将支座溶液19输送至微纳喷针9内；微纳喷针9安装在导电喷针夹具10上，导电喷针夹具10固定在Z运动轴11上，微纳喷针9可以随Z运动轴11在垂直方向上移动；高清CCD相机3观测脱衬底纳米线15的打印制造过程；高压电源4输出端连接导电喷针夹具10，高压电源4向微纳喷针9施加高电压，此时微纳喷针9与衬底2间形成空间电场，微纳喷针9内的支座溶液19受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针9出口处形成微纳米尺度支座溶液射流20或支座溶液液滴21；支座溶液射流20或支座溶液液滴21在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发，黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座14；三维黏性支座14个数为两个，两个三维黏性支座14之间具有一定的间距；三维黏性支座14的黏度可通过调节支座溶液射流20或支座溶液液滴21的喷射时间和层间叠加的周期实现；脱衬底纳米线溶液7被吸入到微量注射器6内，借助精密注射泵5、连接导管8将脱衬底纳米线溶液7输送至微纳喷针9内，脱衬底纳米线溶液7在多力复合作用下于微纳喷针9出口处形成纳米尺度高粘连续射流12，具有一定速度的纳米尺度高粘连续射流12喷射、搭在两个三维黏性支座14上方；纳米尺度高粘连续射流12和三维黏性支座14充分黏合、固化，形成纳米简支梁13。
具体地讲，在本实施例中，激光切割模块包括激光束18和脱衬底纳米线15；激光束18为两个，两个高功率密度的激光束18可产生数千摄氏度的局部高温，且同时照射三维黏性支座14内侧的纳米简支梁13，使纳米简支梁13两侧瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线15；高清CCD相机3观察激光束18切割纳米简支梁13的情况，并调节激光束18的光束直径、温度、切割扫描速度等参数，以保证纳米简支梁13两端同时被切断。
具体地讲，在本实施例中，承接转移模块包括承接转移台16和承接转移台控制系统17；承接转移台16位于纳米简支梁13下方且位于两个三维黏性支座14的内侧；承接转移台控制系统17控制承接转移台16的运动，在激光束18切割纳米简支梁13之前，承接转移台控制系统17精细控制承接转移台16的移动，直至接触纳米简支梁13的下表面，由两个激光束18切割纳米简支梁13两侧获得的脱衬底纳米线15落至承接转移台16上，控制承接转移台16可以将脱衬底纳米线15移动到所需位置；高清CCD相机3观察承接转移台16与纳米简支梁13、三维黏性支座14的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线15。
本实施例中还公开了一种采用上述打印制造装置来打印脱衬底纳米线的方法，其具体步骤如下：
第一步，打印两个三维黏性支座14
首先将厚度为0.2-300μm的衬底2放置、固定到X-Y运动轴1上，固定方式为真空吸附或机械压持，X-Y运动平台1运动速度范围0.002-200mm s-1、加(减)速度范围0.2-300mms-2；精密注射泵5上方固定有量程为10-2000μL的微量注射器6，微量注射器6通过石英或特氟龙或不锈钢的连接导管8与微纳喷针9连通，微纳喷针9内径为0.08-200μm，配置浓度为0.5-3mol/L的PLA溶液为支座溶液19，微量注射器6吸入10-2000μL的PLA支座溶液19，微量注射器6借助精密注射泵5通过连接管路8以0.1-1000μL/min的速度将支座溶液19输送至微纳喷针9内，微纳喷针9通过绝缘螺栓固定在不锈钢或铝的导电喷针夹具10上，导电喷针夹具10固定在Z运动轴11上，微纳喷针9可以随Z运动轴11在垂直方向上移动，移动速度范围0.005-200mm s-1、加(减)速度范围0.2-300mm s-2；最大量程为10000V的高压电源4通过导电喷针夹具10向微纳喷针9施加500-8000V的电压，此时在微纳喷针9与衬底2之间形成强电场力，微纳喷针9内的支座溶液19受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针9出口处形成直径为0.5-50μm的微纳米尺度支座溶液射流20或支座溶液液滴21；支座溶液射流20或支座溶液液滴21在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发、黏度增大，在垂直方向上层层叠加10-1000层，制备出间距为5-50μm、深宽比1-200的两个三维黏性支座14；三维黏性支座14的黏度可通过调节支座溶液射流20或支座溶液液滴21的喷射时间和改变三维黏性支座14层间叠加的周期实现。
第二步，打印纳米简支梁13
保持第一步打印出的三维黏性支座14在衬底2上不动，配置浓度为0.5-5mol/L的Ag溶胶为脱衬底纳米线溶液7，微量注射器6吸入10-2000μL Ag溶胶脱衬底纳米线溶液7，微量注射器6借助精密注射泵5通过连接管路8以0.1-5μL/min的速度将Ag溶胶脱衬底纳米线溶液7输送至微纳喷针9内；高压电源4通过导电喷针夹具10向微纳喷针9施加5000-9000V的电压，此时在微纳喷针9与衬底2之间形成强电场力，微纳喷针9内的Ag溶胶脱衬底纳米线溶液7受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针9出口处形成直径为40-90nm的纳米尺度高粘连续射流12；纳米尺度高粘连续射流12喷射到两个三维黏性支座14上，纳米尺度高粘连续射流12搭在5-50μm间距的三维黏性支座14上，纳米尺度高粘连续射流12和三维黏性支座14经过3-30min的充分黏合、固化，形成纳米简支梁13。
第三步，激光切割制备脱衬底纳米线15
两个高功率密度的激光束18产生8000-15000摄氏度的局部高温，切割纳米简支梁13时，两个激光束18同时照射三维黏性支座14内侧的纳米简支梁13，使纳米简支梁13瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线15；高清CCD相机3观察激光束18切割纳米简支梁13的情况，并调节激光束18的光束直径、温度、切割扫描速度等参数，以保证纳米简支梁13两端同时被切断，制备脱衬底纳米线15。
第四步，承接转移脱衬底纳米线15
承接转移台16位于纳米简支梁13下方，且位于两个三维黏性支座14内侧；承接转移台控制系统17控制承接转移台16的运动，移动速度范围0.001-200mm s-1、加(减)速度范围0.1-200mm s-2；在激光束18切割纳米简支梁13之前，承接转移台控制系统17精细控制承接转移台16的移动，直至接触纳米简支梁13的下表面，由两个激光束18切割纳米简支梁13两侧获得的脱衬底纳米线15落至承接转移台16上，控制承接转移台16可以将脱衬底纳米线15移动到所需位置；高清CCD相机3观察承接转移台16与纳米简支梁13、三维黏性支座14的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线15。

Claims (2)

1.一种脱衬底纳米线的打印制造装置，其包括打印制造模块、激光切割模块和承接转移模块；其特征在于，所述的打印制造模块包括X-Y运动轴(1)、衬底(2)、高清CCD相机(3)、高压电源(4)、精密注射泵(5)、微量注射器(6)、脱衬底纳米线溶液(7)、连接导管(8)、微纳喷针(9)、导电喷针夹具(10)、Z运动轴(11)、纳米尺度高粘连续射流(12)、纳米简支梁(13)、三维黏性支座(14)、支座溶液(19)、支座溶液射流(20)和支座溶液液滴(21)；所述的X-Y运动轴(1)上方固定有衬底(2)，X-Y运动轴(1)带动衬底(2)在平面内移动；所述的精密注射泵(5)上方固定有微量注射器(6)，微量注射器(6)抽取一定量的支座溶液(19)，借助精密注射泵(5)的推压力通过连接导管(8)将支座溶液(19)输送至微纳喷针(9)内；所述的微纳喷针(9)安装在导电喷针夹具(10)上，导电喷针夹具(10)固定在Z运动轴(11)上，微纳喷针(9)可以随Z运动轴(11)在垂直方向上移动；所述的高清CCD相机(3)观测脱衬底纳米线的打印制造过程；所述的高压电源(4)输出端连接导电喷针夹具(10)，高压电源(4)向微纳喷针(9)施加高电压，此时微纳喷针(9)与衬底(2)间形成空间电场，微纳喷针(9)内的支座溶液(19)微纳喷针(9)出口处形成微纳米尺度支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)；所述的支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发，黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座(14)；所述的三维黏性支座(14)个数为两个，两个三维黏性支座(14)之间具有一定的间距；所述的三维黏性支座(14)的黏度可通过调节支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)的喷射时间和层间叠加的周期实现；所述的脱衬底纳米线溶液(7)被吸入到微量注射器(6)内，借助精密注射泵(5)、连接导管(8)将脱衬底纳米线溶液(7)输送至微纳喷针(9)内，脱衬底纳米线溶液(7)在多力复合作用下于微纳喷针(9)出口处形成纳米尺度高粘连续射流(12)，具有一定速度的纳米尺度高粘连续射流(12)喷射、搭在两个三维黏性支座(14)上方；纳米尺度高粘连续射流(12)和三维黏性支座(14)充分黏合、固化，形成纳米简支梁(13)；
所述的激光切割模块包括激光束(18)和脱衬底纳米线(15)；所述的激光束(18)为两个，两个高功率密度的激光束(18)可产生数千摄氏度的局部高温，且同时照射三维黏性支座(14)内侧的纳米简支梁(13)，使纳米简支梁(13)两侧瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线(15)；所述的高清CCD相机(3)观察激光束(18)切割纳米简支梁(13)的情况，并调节激光束(18)的参数，以保证纳米简支梁(13)两端同时被切断；
所述的承接转移模块包括承接转移台(16)和承接转移台控制系统(17)；所述的承接转移台(16)位于纳米简支梁(13)下方且位于两个三维黏性支座(14)的内侧；所述的承接转移台控制系统(17)控制承接转移台(16)的运动，在激光束(18)切割纳米简支梁(13)之前，承接转移台控制系统(17)精细控制承接转移台(16)的移动，直至接触纳米简支梁(13)的下表面，由两个激光束(18)切割纳米简支梁(13)两侧获得的脱衬底纳米线(15)落至承接转移台(16)上，控制承接转移台(16)可以将脱衬底纳米线(15)移动到所需位置；所述的高清CCD相机(3)观察承接转移台(16)与纳米简支梁(13)、三维黏性支座(14)的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线(15)。
2.一种脱衬底纳米线的打印制造方法，采用权利要求1所述的打印制造装置进行实施，其特征在于，步骤如下：
第一步，打印两个三维黏性支座
首先将衬底(2)放置、固定到X-Y运动轴(1)，精密注射泵(5)上方固定有微量注射器(6)，微量注射器(6)通过连接导管(8)与微纳喷针(9)连通，微量注射器(6)吸入一定量的支座溶液(19)，微量注射器(6)借助精密注射泵(5)通过连接管路(8)将支座溶液(19)输送至微纳喷针(9)内，微纳喷针(9)固定在导电喷针夹具(10)上，导电喷针夹具(10)固定在Z运动轴(11)上，微纳喷针(9)可以随Z运动轴(11)在垂直方向上移动；高压电源(4)通过导电喷针夹具(10)向微纳喷针(9)施加适量高电压，此时在微纳喷针(9)与衬底(2)之间形成强电场力，微纳喷针(9)内的支座溶液(19)在微纳喷针(9)出口处形成微纳米尺度支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)；支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发、黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座(14)；三维黏性支座(14)的黏度可通过调节支座溶液射流(20)或支座溶液液滴(21)的喷射时间和改变三维黏性支座(14)层间叠加的周期实现；
第二步，打印纳米简支梁
保持三维黏性支座(14)在衬底(2)上不动，微量注射器(6)吸入一定量的脱衬底纳米线溶液(7)，微量注射器(6)借助精密注射泵(5)通过连接管路(8)将脱衬底纳米线溶液(7)输送至微纳喷针(9)内；高压电源(4)通过导电喷针夹具(10)向微纳喷针(9)施加适量高电压，此时在微纳喷针(9)与衬底(2)之间形成强电场力，微纳喷针(9)内的脱衬底纳米线溶液(7)在微纳喷针(9)出口处形成纳米尺度高粘连续射流(12)；纳米尺度高粘连续射流(12)喷射、搭在具有一定间距的两个三维黏性支座(14)上，纳米尺度高粘连续射流(12)和三维黏性支座(14)充分黏合、固化，形成纳米简支梁(13)；
第三步，激光切割制备脱衬底纳米线
两个高功率密度的激光束(18)可产生数千摄氏度的局部高温，切割纳米简支梁(13)时，两个激光束(18)同时照射三维黏性支座(14)内侧的纳米简支梁(13)，使纳米简支梁(13)瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线(15)；高清CCD相机(3)观察激光束(18)切割纳米简支梁(13)的情况，并调节激光束(18)的参数，以保证纳米简支梁(13)两端同时被切断，制备脱衬底纳米线(15)；
第四步，承接转移脱衬底纳米线
承接转移台(16)位于纳米简支梁(13)下方，并且位于两个三维黏性支座(14)内侧；承接转移台控制系统(17)控制承接转移台(16)的运动，在激光束(18)切割纳米简支梁(13)前，承接转移台(16)在承接转移台控制系统(17)精细控制下不断移动，直至接触纳米简支梁(13)的下表面；两个激光束(18)切割纳米简支梁(13)制备出的脱衬底纳米线(15)落至承接转移台(16)上，控制承接转移台(16)可以将脱衬底纳米线(15)移动到所需指定位置；高清CCD相机(3)观察承接转移台(16)与纳米简支梁(13)、三维黏性支座(14)的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线(15)。
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