CN113232317A - 一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置及方法 - Google Patents

一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置及方法，利用电流体动力效应获得的微纳尺度电喷射流在衬底上逐滴/逐叠打印出三维固定支座，三维固定支座内含有的溶剂不断挥发，当支座为半固化时具有一定黏性，更换梁结构溶液并调节打印参数获得微纳尺度高粘连续射流，将此射流打印到三维固定支座上，高粘连续射流与半固化固定支座充分黏合，待两者完全固化获得微纳简支梁结构，利用高能激光热解去除一端三维固定支座或利用微切割技术分割简支梁结构，得到微纳悬臂梁结构。本发明制备微纳尺度梁结构的打印方法，具有材料适应性广、加工周期短等优点，为微纳梁结构高性能器件的高效、低成本制造提供有效途径。

Description

一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置及方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，涉及一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置及方法。
背景技术
微纳尺度梁结构具有高柔性、高灵敏性等突出优势已经成为微纳器件的重要结构之一，以微纳梁为核心感知单元的器件表现出了更高灵敏度、更高集成度和更低功耗等突出性能，在生物医疗、能源环境等领域具有广阔应用前景。目前制备微纳尺度梁结构多采用化学气相沉积、转移法等。化学气相沉积制备微纳梁结构存在电荷、热量的大量积累，这使得结构生长特性发生变化，生长角度不易控制且多发生偏移。例如，这种偏移的存在使得制备出长度超过几微米的纳米悬臂梁非常困难。转移法是指将其他工艺制备出的微纳线结构通过特定微操作精确地转移到指定位置，以获得微纳尺度梁结构。但是转移法工艺复杂、特殊加工条件、成本高，另外转移后的微纳尺度梁结构的端部需要特殊工艺进行焊接、固定，这无疑又增加了其制备成本和周期。
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，发明一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置及方法。利用电流体动力效应形成的微纳尺度电喷射流在衬底上逐滴/逐叠打印出三维固定支座，三维固定支座内含有的溶剂不断挥发，当支座为半固化时具有一定黏性，更换梁结构溶液并调节打印参数获得微纳尺度高粘连续射流，将此射流打印到三维固定支座上，高粘连续射流与半固化固定支座充分黏合，待两者完全固化获得微纳简支梁结构，利用高能激光热解去除一端三维固定支座或利用微切割技术分割简支梁结构，得到微纳悬臂梁结构。此方法具有材料适应性广、加工周期短、成本低等优点。
本发明采取的技术方案是：一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置，该装置利用利用电流体动力效应聚焦形成的微纳尺度射流或液滴，逐滴/逐叠打印制备出三维固定支座，待支座内溶剂挥发至半固化且黏性合适时，在其上方打印微纳尺度高粘连续射流，高粘连续射流与半固化支座充分黏合、固化，形成微纳梁结构，利用高能激光热解去除一端三维固定支座或利用微切割技术分割简支梁结构，得到微纳悬臂梁结构。该装置包括电射流三维打印模块、激光热解模块和微切割模块；所述的电射流三维打印模块包括X-Y运动平台、衬底、高速相机、高压电源、注射泵、微量注射器、梁结构溶液、导管、喷针、喷针夹具、Z运动轴、梁结构溶液高粘连续射流、柱状固定支座、微纳简支梁、矩形固定支座、固定支座溶液、支座溶液射流、支座溶液液滴；所述的衬底固定在X-Y运动平台；所述的高速相机用于观测微纳尺度梁结构的制备过程；所述的微量注射器置于注射泵上，微量注射器抽取固定支座溶液并通过导管将其输送至喷针内，喷针安装在喷针夹具，喷针夹具固定在Z运动轴上；所述的高压电源通过喷针夹具向喷针及固定支座溶液施加电压，此时喷针与衬底之间形成电场，固定支座溶液在电场力、重力、溶液表面张力/粘滞力等复合作用下在喷针出口处形成支座溶液射流或支座溶液液滴，支座溶液射流逐层叠加三维打印出矩形固定支座，支座溶液液滴逐滴累加三维打印出柱状固定支座；所述的矩形固定支座和柱状固定支座内含有的溶剂不断挥发，支座黏度不断增大，逐渐趋于半固化；所述的梁结构溶液在多力复合作用下于喷针出口处形成微纳尺度的梁结构溶液高粘连续射流，高粘连续射流在Z运动轴拖动下搭在矩形固定支座和柱状固定支座上，高粘连续射流与具有黏性的半固化支座充分黏合，形成微纳简支梁；所述的高速相机用于观测打印过程中支座溶液射流(支座溶液液滴、梁结构溶液高粘连续射流)的喷射行为，根据观测到的喷射行为调节打印参数，以保证射流的稳定性；所述的高速相机用于观测梁结构溶液高粘连续射流与矩形固定支座、柱状固定支座的位置关系，根据观测到的结果调节射流速度和喷射位置，以保证高粘连续射流搭在固定支座上；所述的固定支座内溶剂挥发时间影响支座的黏度，固定支座的黏度和梁结构溶液高粘连续射流的黏度影响两者黏合，进而影响微纳尺度梁结构的尺寸、形貌等特征。
所述的激光热解模块包括激光器运动系统、激光器、激光束和微纳悬臂梁；所述的激光器运动系统控制激光器的运动，进而控制激光束的运动；所述的激光器发出激光束辐照矩形固定支座和柱状固定支座的一侧，单侧固定支座在高能激光束作用下热解，微纳简支梁因单侧支座的热解而悬空，制备得到微纳悬臂梁；所述的高速相机用于观测激光束热解固定支座的情况，根据观测结果，调节激光束辐照参数，并通过激光器运动系统调节激光束的运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁。
所述的微切割模块包括微切割刀具、刀具驱动系统和刀具进给系统；所述的微切割刀具固定在刀具驱动系统上，刀具驱动系统向微切割刀具提供动力参数；所述的刀具进给系统控制微切割刀具的切割进给参数，微切割刀具分割微纳简支梁，得到微纳悬臂梁，分割不同位置可得到不同长度的微纳悬臂梁；所述的高速相机用于观察微切割刀具分割微纳简支梁的情况，根据观测结果，调节分割位置，并通过刀具驱动系统和刀具进给系统调节微切割刀具的切割参数、运动参数等，以保证制备出微纳悬臂梁。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印方法，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，三维打印固定支座
首先将衬底固定在X-Y运动平台，微量注射器放置于注射泵上，微量注射器抽取一定体积的固定支座溶液并通过导管将其输送至喷针内，喷针安装在喷针夹具上，喷针夹具固定在Z运动轴上，高压电源通过喷针夹具向喷针及固定支座溶液施加电压，此时喷针与衬底之间形成电场，固定支座溶液在电场力、重力、溶液表面张力/粘滞力等作用下于喷针出口处形成支座溶液射流，支座溶液射流逐层叠加三维打印出矩形固定支座；另外，调节参数，固定支座溶液在多力复合作用下于喷针出口处形成支座溶液液滴，支座溶液液滴逐滴累加三维打印出柱状固定支座；矩形固定支座和柱状固定支座内含有的溶剂不断挥发，固定支座黏度不断增大，逐渐趋于半固化；高速相机用于观测打印过程中支座溶液射流或支座溶液液滴的喷射行为，根据观测到的喷射行为调节打印参数，以保证射流的稳定性。
第二步，打印微纳简支梁
微量注射器抽取一定体积的梁结构溶液并通过导管将其输送至喷针内，梁结构溶液在多力复合作用下于喷针出口处形成微纳尺度的梁结构溶液高粘连续射流，高粘连续射流在运动轴的拖动下搭在两个矩形固定支座或柱状固定支座上，高粘连续射流与具有黏性的半固化支座充分黏合、固化，形成微纳简支梁；高速相机用于观测梁结构溶液高粘连续射流与矩形固定支座、柱状固定支座的位置关系，根据观测到的结果调节射流速度和喷射位置，以保证高粘连续射流搭在固定支座上；固定支座内溶剂挥发时间影响支座的黏度，固定支座的黏度和梁结构溶液高粘连续射流的黏度影响两者黏合，进而影响微纳尺度梁结构的尺寸、形貌等特征。
第三步，制备微纳悬臂梁
激光器发出激光束辐照矩形固定支座和柱状固定支座的一侧，单侧固定支座在高能激光束作用下热解，微纳简支梁因单侧支座的热解而悬空，制备得到微纳悬臂梁；高速相机用于观测激光束热解固定支座的情况，根据观测结果，调节激光束辐照参数，并通过激光器运动系统调节激光束的运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁；微切割刀具固定在刀具驱动系统上，刀具驱动系统向微切割刀具提供动力参数，刀具进给系统控制微切割刀具的切割进给参数；具有一定转速的微切割刀具在刀具进给系统的控制下分割打印的微纳简支梁，得到微纳悬臂梁，分割不同位置可得到不同长度的微纳悬臂梁；高速相机用于观察微切割刀具分割微纳简支梁的情况，根据观测结果，调节分割位置，并通过刀具驱动系统和刀具进给系统调节微切割刀具的切割参数、运动参数等，以保证制备出微纳悬臂梁。
本发明的有益效果为：利用电射流打印方法实现微纳尺度梁结构的制造，先在衬底上三维打印出间隔的固定支座，再在固定支座上打印上微纳尺度高粘连续射流，形成微纳简支梁，借助激光束热解单侧支座或机械分割简支梁，制备出微纳悬臂梁。电射流打印方法制造微纳尺度梁结构具有材料适应性广、加工周期短等优点，为微纳梁结构高性能器件的高效、低成本制造提供有效途径。
附图说明：
图1是本发明实施例中的微纳尺度梁结构三维打印装置示意图。
图2是本发明实施例中的三维打印矩形固定支座的示意图。
图3是本发明实施例中的三维打印柱状固定支座的示意图。
图4是本发明实施例中的打印微纳简支梁的示意图。
图5是本发明实施例中的激光热解单侧支座制备微纳悬臂梁的示意图。
图6是本发明实施例中的机械分割微纳简支梁制备微纳悬臂梁的示意图。
图中：1 X-Y运动平台、2衬底、3高速相机、4高压电源、5注射泵、6微量注射器、7梁结构溶液、8导管、9喷针、10喷针夹具、11 Z运动轴、12梁结构溶液高粘连续射流、13激光器运动系统、14激光器、15激光束、16柱状固定支座、17微纳简支梁、18矩形固定支座、19微切割刀具、20刀具驱动系统、21刀具进给系统、22固定支座溶液、23支座溶液射流、24支座溶液液滴；25微纳悬臂梁。
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6。
本实施例公开了一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置，该装置利用利用电流体动力效应聚焦形成的微纳尺度射流或液滴，逐滴/逐叠打印制备出三维固定支座，待支座内溶剂挥发至半固化且黏性合适时，在其上方打印微纳尺度高粘连续射流，高粘连续射流与半固化支座充分黏合、固化，形成微纳梁结构，利用高能激光热解去除一端三维固定支座或利用微切割技术分割简支梁结构，得到微纳悬臂梁25结构。该装置包括电射流三维打印模块、激光热解模块和微切割模块。
具体地讲，在本实施例中，电射流三维打印模块包括X-Y运动平台1、衬底2、高速相机3、高压电源4、注射泵5、微量注射器6、梁结构溶液7、导管8、喷针9、喷针夹具10、Z运动轴11、梁结构溶液高粘连续射流12、柱状固定支座16、微纳简支梁17、矩形固定支座18、固定支座溶液22、支座溶液射流23、支座溶液液滴24；所述的衬底2固定在X-Y运动平台1；所述的高速相机3用于观测微纳尺度梁结构的制备过程；所述的微量注射器6置于注射泵5上，微量注射器6抽取固定支座溶液22并通过导管8将其输送至喷针9内，喷针9安装在喷针夹具10，喷针夹具10固定在Z运动轴11上；所述的高压电源4通过喷针夹具10向喷针9及固定支座溶液22施加电压，此时喷针9与衬底2之间形成电场，固定支座溶液22在电场力、重力、溶液表面张力/粘滞力等复合作用下在喷针9出口处形成支座溶液射流23或支座溶液液滴24，支座溶液射流23逐层叠加三维打印出矩形固定支座18，支座溶液液滴24逐滴累加三维打印出柱状固定支座16；所述的矩形固定支座18和柱状固定支座16内含有的溶剂不断挥发，支座黏度不断增大，逐渐趋于半固化；所述的梁结构溶液7在多力复合作用下于喷针9出口处形成微纳尺度的梁结构溶液高粘连续射流12，高粘连续射流在Z运动轴11拖动下搭在矩形固定支座18和柱状固定支座16上，高粘连续射流与具有黏性的半固化支座充分黏合，形成微纳简支梁17；所述的高速相机3用于观测打印过程中支座溶液射流23(支座溶液液滴24、梁结构溶液高粘连续射流12)的喷射行为，根据观测到的喷射行为调节打印参数，以保证射流的稳定性；所述的高速相机3用于观测梁结构溶液高粘连续射流12与矩形固定支座18、柱状固定支座16的位置关系，根据观测到的结果调节射流速度和喷射位置，以保证高粘连续射流搭在固定支座上；所述的固定支座内溶剂挥发时间影响支座的黏度，固定支座的黏度和梁结构溶液高粘连续射流12的黏度影响两者黏合，进而影响微纳尺度梁结构的尺寸、形貌等特征。
具体地讲，在本实施例中，激光热解模块包括激光器运动系统13、激光器14、激光束15和微纳悬臂梁25；所述的激光器运动系统13控制激光器14的运动，进而控制激光束15的运动；所述的激光器14发出激光束15辐照矩形固定支座18和柱状固定支座16的一侧，单侧固定支座在高能激光束15作用下热解，微纳简支梁17因单侧支座的热解而悬空，制备得到微纳悬臂梁25；所述的高速相机3用于观测激光束15热解固定支座的情况，根据观测结果，调节激光束15辐照参数，并通过激光器运动系统13调节激光束15的运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁25。
具体地讲，在本实施例中，微切割模块包括微切割刀具19、刀具驱动系统20和刀具进给系统21；所述的微切割刀具19固定在刀具驱动系统20上，刀具驱动系统20向微切割刀具19提供动力参数；所述的刀具进给系统21控制微切割刀具19的切割进给参数，微切割刀具19分割微纳简支梁17，得到微纳悬臂梁25，分割不同位置可得到不同长度的微纳悬臂梁25；所述的高速相机3用于观察微切割刀具19分割微纳简支梁17的情况，根据观测结果，调节分割位置，并通过刀具驱动系统20和刀具进给系统21调节微切割刀具19的切割参数、运动参数等，以保证制备出微纳悬臂梁25。
本实施例中还公开了一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印方法，其具体步骤如下：
第一步，三维打印固定支座
首先把厚度为0.2-200μm的衬底2固定在X-Y运动平台1，量程为10-500μL的微量注射器6放置于注射泵5上，配置浓度0.01-3mol/L的PVA溶液作为固定支座溶液22，微量注射器6抽取5-400μL的PVA固定支座溶液22并通过金属或特氟龙的导管8将其输送至喷针9内，喷针9内径0.4-500μm，喷针9安装在喷针夹具10，喷针夹具10固定在Z运动轴11，X-Y运动平台1和Z运动轴11的加(减)速度范围0.1-200mm s-2、运动速度范围0.005-300mm s-1、定位精度优于12μm；量程0-10000V的高压电源4通过喷针夹具10向喷针9及固定支座溶液22施加400-8000V电压，此时喷针9与衬底2之间形成电场，固定支座溶液22在电场力、重力、溶液表面张力/粘滞力等作用下于喷针9出口处形成支座溶液射流23，支座溶液射流23直径为0.5-50μm，支座溶液射流23逐层叠加10-1000层打印出PVA矩形固定支座18；另外，调节参数，固定支座溶液22在多力复合作用下于喷针9出口处形成支座溶液液滴24(液滴直径0.5-50μm)，支座溶液液滴24逐滴累加10-1000层打印出PVA柱状固定支座16；两个矩形固定支座18或柱状固定支座16间隔10-5000μm；矩形固定支座18和柱状固定支座16内含有的溶剂不断挥发，黏度不断增大，静止挥发5-30min后，逐渐趋于半固化；高速相机3用于观测打印过程中支座溶液射流23或支座溶液液滴24的喷射行为，根据观测到的喷射行为调节打印参数，以保证射流的稳定性。
第二步，打印微纳简支梁17
配置浓度为0.5-5mol/L的ZnO溶胶作为梁结构溶液7，微量注射器6抽取8-200μL的ZnO溶胶梁结构溶液7并通过金属或特氟龙的导管8将其输送至喷针9内，梁结构溶液7在多力复合作用下于喷针9出口处形成0.04-200μm的ZnO梁结构溶液高粘连续射流12，高粘连续射流在运动轴(速度5-300mm/s)拖动下搭在两个矩形固定支座18或柱状固定支座16上，高粘连续射流与具有黏性的半固化支座充分黏合，形成直径为0.1-200μm的ZnO微纳简支梁17；高速相机3用于观测ZnO梁结构溶液高粘连续射流12与PVA矩形固定支座18、PVA柱状固定支座16的位置关系，根据观测到的结果调节射流速度和喷射位置，以保证高粘连续射流搭在PVA固定支座上；PVA固定支座内溶剂的挥发时间影响支座的黏度，PVA固定支座的黏度和ZnO梁结构溶液高粘连续射流12的黏度影响两者黏合，进而影响ZnO微纳尺度梁结构的尺寸、形貌等特征。
第三步，制备微纳悬臂梁25
激光器14发出激光束15辐照PVA矩形固定支座18和PVA柱状固定支座16的一侧，单侧PVA固定支座在高能激光束15作用下辐照1-20min，完全热解，ZnO微纳简支梁17因单侧支座的热解而悬空，制备得到ZnO微纳悬臂梁25；高速相机3用于观测激光束15热解PVA固定支座的情况，根据观测结果，调节激光束15辐照参数，并通过激光器运动系统13调节激光束15的运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁25。厚度为30-100μm的金刚石微切割刀具19固定在刀具驱动系统20上，刀具驱动系统20向金刚石微切割刀具19提供动力参数，刀具进给系统21控制微切割刀具19的切割进给参数；转速为600-5000r/min的微切割刀具19在刀具进给系统21的控制下分割微纳简支梁17，得到微纳悬臂梁25，分割不同位置可得到不同长度的微纳悬臂梁25，微纳悬臂梁25长度为0.8-500μm；高速相机3用于观察微切割刀具19分割微纳简支梁17的情况，根据观测结果，调节分割位置，并通过刀具驱动系统20和刀具进给系统21调节微切割刀具19的切割参数、运动参数等，以保证制备出微纳悬臂梁25。

Claims (2)

1.一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印装置，其包括电射流三维打印模块、激光热解模块和微切割模块；其特征在于，所述的电射流三维打印模块包括X-Y运动平台(1)、衬底(2)、高速相机(3)、高压电源(4)、注射泵(5)、微量注射器(6)、梁结构溶液(7)、导管(8)、喷针(9)、喷针夹具(10)、Z运动轴(11)、梁结构溶液高粘连续射流(12)、柱状固定支座(16)、微纳简支梁(17)、矩形固定支座(18)、固定支座溶液(22)、支座溶液射流(23)、支座溶液液滴(24)；所述的衬底(2)固定在X-Y运动平台(1)；所述的高速相机(3)用于观测微纳尺度梁结构的制备过程；所述的微量注射器(6)置于注射泵(5)上，微量注射器(6)抽取固定支座溶液(22)并通过导管(8)将其输送至喷针(9)内，喷针(9)安装在喷针夹具(10)，喷针夹具(10)固定在Z运动轴(11)上；所述的高压电源(4)通过喷针夹具(10)向喷针(9)及固定支座溶液(22)施加电压，此时喷针(9)与衬底(2)之间形成电场，固定支座溶液(22)在喷针(9)出口处形成支座溶液射流(23)或支座溶液液滴(24)，支座溶液射流(23)逐层叠加三维打印出矩形固定支座(18)，支座溶液液滴(24)逐滴累加三维打印出柱状固定支座(16)；所述的矩形固定支座(18)和柱状固定支座(16)内含有的溶剂不断挥发，支座黏度不断增大，逐渐趋于半固化；所述的梁结构溶液(7)在多力复合作用下于喷针(9)出口处形成微纳尺度的梁结构溶液高粘连续射流(12)，高粘连续射流在Z运动轴(11)拖动下搭在矩形固定支座(18)和柱状固定支座(16)上，高粘连续射流与具有黏性的半固化支座充分黏合，形成微纳简支梁(17)；所述的高速相机(3)用于观测打印过程中支座溶液射流(23)(支座溶液液滴(24)、梁结构溶液高粘连续射流(12))的喷射行为，根据观测到的喷射行为调节打印参数，以保证射流的稳定性；所述的高速相机(3)用于观测梁结构溶液高粘连续射流(12)与矩形固定支座(18)、柱状固定支座(16)的位置关系，根据观测到的结果调节射流速度和喷射位置，以保证高粘连续射流搭在固定支座上；所述的固定支座内溶剂挥发时间影响支座的黏度，固定支座的黏度和梁结构溶液高粘连续射流(12)的黏度影响两者黏合，进而影响微纳尺度梁结构的特征；
所述的激光热解模块包括激光器运动系统(13)、激光器(14)、激光束(15)和微纳悬臂梁(25)；所述的激光器运动系统(13)控制激光器(14)的运动，进而控制激光束(15)的运动；所述的激光器(14)发出激光束(15)辐照矩形固定支座(18)和柱状固定支座(16)的一侧，单侧固定支座在高能激光束(15)作用下热解，微纳简支梁(17)因单侧支座的热解而悬空，制备得到微纳悬臂梁(25)；所述的高速相机(3)用于观测激光束(15)热解固定支座的情况，根据观测结果，调节激光束(15)辐照参数，并通过激光器运动系统(13)调节激光束(15)的运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁(25)；
所述的微切割模块包括微切割刀具(19)、刀具驱动系统(20)和刀具进给系统(21)；所述的微切割刀具(19)固定在刀具驱动系统(20)上，刀具驱动系统(20)向微切割刀具(19)提供动力参数；所述的刀具进给系统(21)控制微切割刀具(19)的切割进给参数，微切割刀具(19)分割微纳简支梁(17)，得到微纳悬臂梁(25)，分割不同位置可得到不同长度的微纳悬臂梁(25)；所述的高速相机(3)用于观察微切割刀具(19)分割微纳简支梁(17)的情况，根据观测结果，调节分割位置，并通过刀具驱动系统(20)和刀具进给系统(21)调节微切割刀具(19)的切割参数、运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁(25)。
2.一种制备微纳尺度梁结构的电射流三维打印方法，采用权利要求1所述的打印装置进行实施，其特征在于，步骤如下：
第一步，三维打印固定支座
首先将衬底(2)固定在X-Y运动平台(1)，微量注射器(6)放置于注射泵(5)上，微量注射器(6)抽取一定体积的固定支座溶液(22)并通过导管(8)将其输送至喷针(9)内，喷针(9)安装在喷针夹具(10)上，喷针夹具(10)固定在Z运动轴(11)上，高压电源(4)通过喷针夹具(10)向喷针(9)及固定支座溶液(22)施加电压，此时喷针(9)与衬底(2)之间形成电场，固定支座溶液(22)于喷针(9)出口处形成支座溶液射流(23)，支座溶液射流(23)逐层叠加三维打印出矩形固定支座(18)；另外，调节参数，固定支座溶液(22)在多力复合作用下于喷针(9)出口处形成支座溶液液滴(24)，支座溶液液滴(24)逐滴累加三维打印出柱状固定支座(16)；矩形固定支座(18)和柱状固定支座(16)内含有的溶剂不断挥发，固定支座黏度不断增大，逐渐趋于半固化；高速相机(3)用于观测打印过程中支座溶液射流(23)或支座溶液液滴(24)的喷射行为，根据观测到的喷射行为调节打印参数，以保证射流的稳定性；
第二步，打印微纳简支梁
微量注射器(6)抽取一定体积的梁结构溶液(7)并通过导管(8)将其输送至喷针(9)内，梁结构溶液(7)在多力复合作用下于喷针(9)出口处形成微纳尺度的梁结构溶液高粘连续射流(12)，高粘连续射流在运动轴的拖动下搭在两个矩形固定支座(18)或柱状固定支座(16)上，高粘连续射流与具有黏性的半固化支座充分黏合、固化，形成微纳简支梁(17)；高速相机(3)用于观测梁结构溶液高粘连续射流(12)与矩形固定支座(18)、柱状固定支座(16)的位置关系，根据观测到的结果调节射流速度和喷射位置，以保证高粘连续射流搭在固定支座上；固定支座内溶剂挥发时间影响支座的黏度，固定支座的黏度和梁结构溶液高粘连续射流(12)的黏度影响两者黏合，进而影响微纳尺度梁结构的特征；
第三步，制备微纳悬臂梁
激光器(14)发出激光束(15)辐照矩形固定支座(18)和柱状固定支座(16)的一侧，单侧固定支座在高能激光束(15)作用下热解，微纳简支梁(17)因单侧支座的热解而悬空，制备得到微纳悬臂梁(25)；高速相机(3)用于观测激光束(15)热解固定支座的情况，根据观测结果，调节激光束(15)辐照参数，并通过激光器运动系统(13)调节激光束(15)的运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁(25)；微切割刀具(19)固定在刀具驱动系统(20)上，刀具驱动系统(20)向微切割刀具(19)提供动力参数，刀具进给系统(21)控制微切割刀具(19)的切割进给参数；具有一定转速的微切割刀具(19)在刀具进给系统(21)的控制下分割打印的微纳简支梁(17)，得到微纳悬臂梁(25)，分割不同位置可得到不同长度的微纳悬臂梁(25)；高速相机(3)用于观察微切割刀具(19)分割微纳简支梁(17)的情况，根据观测结果，调节分割位置，并通过刀具驱动系统(20)和刀具进给系统(21)调节微切割刀具(19)的切割参数、运动参数，以保证制备出微纳悬臂梁(25)。
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