CN212127534U - 激光直写装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光直写装置，包括片料输送机构、吸附台、片料切割机构和激光发生机构；片料输送机构用于带动待加工的薄膜按预设轨迹进行输送，沿薄膜的输送方向，薄膜依次经过吸附台和片料切割机构；吸附台设有微孔陶瓷面，吸附台用于吸附薄膜于微孔陶瓷面上；激光发生机构与吸附台相邻布置，激光发生机构用于对微孔陶瓷面上的薄膜进行激光加工，以此在薄膜上形成石墨烯图案；片料切割机构用于对加工后的薄膜进行切割；此方案实现了多孔石墨烯的连续生产，切实解决了现有技术存在的困境。

Description

激光直写装置

技术领域

本实用新型涉及石墨烯制造的技术领域，特别涉及一种激光直写装置。

背景技术

石墨烯作为准二维纳米碳材料，具有众多的优良特性，例如高载流子迁移率、极佳的透光性、高热导率、高机械强度、稳定的化学性质、独特的电学以及摩擦特性等，这些优良特性使石墨烯在新一代电子器件、智能穿戴、柔性显示、微纳传感、新能源电池、金属防腐、航天军工等众多领域具有极大的潜在应用价值。多孔石墨烯(Porous graphene，PG)作为石墨烯家族中的一员不仅继承了其大部分优良特性，同时由于其相比于本征石墨烯具有大量的纳米孔缺陷，使得其拥有更大的表面积、更高的表面活性。孔的存在促进了物质运输效率的提高，特别是原子级别的孔可以起到筛分不同尺寸的离子、分子的作用。更重要的是，孔的引入还有效地打开了石墨烯的能带隙，促进了石墨烯在电子器件领域的应用。

但是在现有技术中，缺乏对多孔石墨烯的连续制作设备，从而为多孔石墨烯的普及应用带来了困境，为此急需一种能够解决此问题的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光直写装置，以解决现有技术无法连续制作多孔石墨烯的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种激光直写装置，包括片料输送机构、吸附台、片料切割机构和激光发生机构；所述片料输送机构用于带动待加工的薄膜按预设轨迹进行输送，沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述吸附台和所述片料切割机构；所述吸附台设有微孔陶瓷面，所述吸附台用于吸附所述薄膜于所述微孔陶瓷面上；所述激光发生机构与所述吸附台相邻布置，所述激光发生机构用于对所述微孔陶瓷面上的所述薄膜进行激光加工，以此在所述薄膜上形成石墨烯图案；所述片料切割机构用于对加工后的所述薄膜进行切割。

在其中一个实施例中，所述片料输送机构包括送料支架、驱动辊和压辊；所述驱动辊与所述压辊平行相对布置，所述驱动辊以能够转动的方式安装于所述送料支架上，所述压辊以能够移向和移离所述驱动辊的方式安装于所述送料支架上；所述压辊移向所述驱动辊用于夹持所述薄膜，在所述薄膜被夹持后，所述驱动辊的转动用于带动所述薄膜按预设轨迹输送。

在其中一个实施例中，所述吸附台设有抽真空区和吸风口接口；所述微孔陶瓷面覆盖于所述抽真空区上；所述吸风口接口的一端与所述抽真空区连接导通，所述吸风口接口的另一端连接有抽真空机。

在其中一个实施例中，所述片料切割机构包括切割支架、第一切刀和第二切刀，所述第一切刀固定安装于所述切割支架上，所述第二切刀以能够移向和移离所述第一切刀的方式安装于所述切割支架上，所述第一切刀和所述第二切刀呈相互交错的方式布置。

在其中一个实施例中，沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述吸附台、所述片料切割机构和片料收集机构，所述片料收集机构置于所述薄膜输送方向的末端。

在其中一个实施例中，所述激光发生机构包括轨道安装平台、承托架、聚焦镜、反射镜和激光器；沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述吸附台和所述轨道安装平台，所述轨道安装平台上设有第一直轨道，所述第一直轨道的布置轨迹与所述薄膜的移动轨迹一致；所述承托架安装于所述第一直轨道上，所述承托架用于沿所述第一直轨道移动；所述承托架上设有第二直轨道，所述第二直轨道的布置轨迹与所述薄膜的移动轨迹相互垂直；所述聚焦镜安装于所述第二直轨道上，所述聚焦镜能够沿所述第二直轨道移动；所述反射镜设于所述承托架上，所述反射镜置于所述聚焦镜移动轨迹的同一轴线上，所述反射镜与所述聚焦镜相互对准；所述激光器置于所述反射镜移动轨迹的同一轴线上，所述激光器与所述反射镜相互对准，所述激光器射出的激光经所述反射镜反射至所述聚焦镜上，所述聚焦镜用于将激光聚焦至所述微孔陶瓷面上。

在其中一个实施例中，所述激光直写装置还包括纠偏机构，沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述纠偏机构和所述吸附台，所述纠偏机构用于调节所述薄膜的移动轨迹处于预设的路径上。

在其中一个实施例中，所述纠偏机构包括纠偏支架、纠偏传感器和卷料架；沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜的输送路径上依次设有所述纠偏支架和所述吸附台；所述纠偏支架上设有第三直轨道，所述第三直轨道的布置轨迹与所述薄膜的移动轨迹相互垂直；所述纠偏传感器置于所述薄膜的传输路径上，所述纠偏传感器用于检测与所述薄膜的距离变化；所述卷料架活动安装于所述第三直轨道上，所述卷料架用于装载所述薄膜沿所述第三直轨道移动，直至所述薄膜与所述纠偏传感器的距离置于预设的范围内。

在其中一个实施例中，所述卷料架设有磁粉制动器和卷料辊，所述磁粉制动器与所述卷料辊连接，所述卷料辊用于装载所述薄膜。

本实用新型的有益效果如下：

由于所述吸附台设有微孔陶瓷面，述激光发生机构用于对所述微孔陶瓷面上的所述薄膜进行激光加工，以此在所述薄膜上形成石墨烯图案，所以此装置能够实现多孔石墨烯的制作，而且又由于所述片料输送机构用于带动待加工的薄膜按预设轨迹进行输送，沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述吸附台和所述片料切割机构，所以本实用新型能够将薄膜连续输送吸附台和片料切割机构进行处理，即实现了多孔石墨烯的连续生产，切实解决了现有技术存在的困境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型激光直写装置第一个实施例的结构示意图；

图2是图1的片料输送机构结构示意图；

图3是图1的吸附台结构示意图；

图4是图1的激光发生机构结构示意图；

图5是图1的片料切割机构结构示意图；

图6是本实用新型激光直写装置第二个实施例的结构示意图；

图7是本实用新型激光直写装置第三个实施例的结构示意图；

图8是图7的纠偏机构结构示意图；

图9是本实用新型激光直写装置第四个实施例的结构示意图。

附图标记如下：

10、片料输送机构；11、送料支架；12、驱动辊；13、压辊；

20、吸附台；21、微孔陶瓷面；22、吸风口接口；

30、片料切割机构；31、切割支架；32、第一切刀；33、第二切刀；

40、激光发生机构；41、轨道安装平台；42、承托架；43、聚焦镜；44、反射镜；45、激光器；46、第一直轨道；47、第二直轨道；

50、薄膜；

60、片料收集机构；

70、纠偏机构；71、纠偏支架；72、纠偏传感器；73、卷料架；74、第三直轨道；75、磁粉制动器；76、卷料辊。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型所述激光直写装置的第一个实施例如图1至图5所示，包括片料输送机构10、吸附台20、片料切割机构30和激光发生机构40。

有关片料输送机构10，片料输送机构10用于带动待加工的薄膜50按预设轨迹进行输送，沿薄膜50的输送方向，薄膜50依次经过吸附台20和片料切割机构30；即片料输送机构10用于实现薄膜50输送，以便将薄膜50送至吸附台20和片料切割机构30上进行加工。

具体的，片料输送机构10包括送料支架11、驱动辊12和压辊13；驱动辊12与压辊13平行相对布置，驱动辊12以能够转动的方式安装于送料支架11上，压辊13以能够移向和移离驱动辊12的方式安装于送料支架11上；压辊13移向驱动辊12用于夹持薄膜50，在薄膜50被夹持后，驱动辊12的转动用于带动薄膜50按预设轨迹输送。

譬如此时压辊13置于驱动辊12的上方，送料支架11上设有伸缩杆，伸缩杆能够在竖直方向上进行伸缩，伸缩杆的伸缩端与压辊13连接固定，当伸缩杆进行伸长时，压辊13便会移向驱动辊12，薄膜50便可夹持于压辊13和驱动辊12之间，此时只要驱动辊12进行自转，便可实现薄膜50的输送。

当然，实现薄膜50输送的方式并不仅限于此，譬如将薄膜50的一端与一转动辊连接固定，在转动辊进行转动后，薄膜50便可缠绕于转动辊上，同样能够实现薄膜50的传输。

有关所述吸附台20，吸附台20设有微孔陶瓷面21，吸附台20用于吸附薄膜50于微孔陶瓷面21上；即吸附台20用于对薄膜50进行固定，以便激光发生机构40能够对薄膜50进行加工处理。

具体的，吸附台20设有抽真空区(即图3所示微孔陶瓷面21的下方区域)和吸风口接口22；微孔陶瓷面21覆盖于抽真空区上；吸风口接口22的一端与抽真空区连接导通，吸风口接口22的另一端连接有抽真空机(未在图中示出)。

所以当抽真空机开始工作后，抽真空区将处于负压状态，由于微孔陶瓷面21上具有多个微孔，所以将可以此对薄膜50产生吸力，在薄膜50吸附于微孔陶瓷面21后，便可进行后续加工。

有关所述激光发生机构40，激光发生机构40与吸附台20相邻布置，激光发生机构40用于对微孔陶瓷面21上的薄膜50进行激光加工，以此在薄膜50上形成石墨烯图案；其中，上述薄膜50优选采用聚酰亚胺薄膜，此时可优选利用激光发生机构40在薄膜50表面诱导沉积石墨烯图案。

具体的，激光发生机构40包括轨道安装平台41、承托架42、聚焦镜43、反射镜44和激光器45；沿所述薄膜50的输送方向，薄膜50依次经过吸附台20和轨道安装平台41，轨道安装平台41上设有第一直轨道46，第一直轨道46的布置轨迹与薄膜50的移动轨迹一致；承托架42安装于第一直轨道46上，承托架42用于沿第一直轨道46移动；承托架42上设有第二直轨道47，第二直轨道47的布置轨迹与薄膜50的移动轨迹相互垂直；聚焦镜43安装于第二直轨道47上，聚焦镜43能够沿第二直轨道47移动；反射镜44设于承托架42上，反射镜44置于聚焦镜43移动轨迹的同一轴线上，反射镜44与聚焦镜43相互对准；激光器45置于反射镜44移动轨迹的同一轴线上，激光器45与反射镜44相互对准，激光器45射出的激光经反射镜44反射至聚焦镜43上，聚焦镜43用于将激光聚焦至微孔陶瓷面21上。

即采用此结构后，通过承托架42移向微孔陶瓷面21，便可使得聚焦镜43置于微孔陶瓷面21的上方，然后通过聚焦镜43在第二直轨道47上的移动，便可实现在微孔陶瓷面21上利用激光进行逐行扫描的操作。

有关所述片料切割机构30，片料切割机构30用于对加工后的薄膜50进行切割，以便将薄膜50切割为应用需要的大小。

具体的，片料切割机构30包括切割支架31、第一切刀32和第二切刀33，第一切刀32固定安装于切割支架31上，第二切刀33以能够移向和移离第一切刀32的方式安装于切割支架31上，第一切刀32和第二切刀33呈相互交错的方式布置。

此时第二切刀33置于第一切刀32的上方，薄膜50将穿过第一切刀32与第二切刀33之间，在第二切刀33往下移动后，第一切刀32和第二切刀33的相互作用便可将薄膜50切断，以此获得符合大小需求的薄膜50。

本实用新型所述激光直写装置的第二个实施例如图6所示，沿薄膜50的输送方向，薄膜50依次经过吸附台20、片料切割机构30和片料收集机构60，片料收集机构60置于薄膜50输送方向的末端。

即薄膜50在经激光照射和切割后，将会汇集于片料收集机构60内，以便对加工完毕的薄膜50进行统一回收；其中，片料收集机构60主要用于薄膜50的收集，所以将片料收集机构60设置为具有容纳腔的结构便可，如具有开口的箱体便是其中一个可行的实施方式。

本实用新型所述激光直写装置的第三个实施例如图7和图8所示，激光直写装置还包括纠偏机构70，沿薄膜50的输送方向，薄膜50依次经过纠偏机构70和吸附台20，纠偏机构70用于调节薄膜50的移动轨迹处于预设的路径上；即当薄膜50的输送路径发生偏差时，纠偏机构70能够及时对薄膜50的输送路径进行调整，以确保薄膜50的持续准确输送。

具体的，纠偏机构70包括纠偏支架71、纠偏传感器72和卷料架73；沿薄膜50的输送方向，薄膜50依次经过纠偏支架71和吸附台20；纠偏支架71上设有第三直轨道74，第三直轨道74的布置轨迹与薄膜50的移动轨迹相互垂直；纠偏传感器72置于薄膜50的传输路径上，纠偏传感器72用于检测与薄膜50的距离变化；卷料架73活动安装于第三直轨道74上，卷料架73用于装载薄膜50沿第三直轨道74移动，直至薄膜50与纠偏传感器72的距离置于预设的范围内。

譬如纠偏传感器72若测得薄膜50往左偏移过多，卷料架73便会带动薄膜50往右移动，若纠偏传感器72测得薄膜50往右偏移过多，卷料架73便会带动薄膜50往左移动，从而确保薄膜50始终于预设的路径上进行输送。

本实用新型所述激光直写装置的第四个实施例如图9所示，卷料架73设有磁粉制动器75和卷料辊76，磁粉制动器75与卷料辊76连接，卷料辊76用于装载薄膜50。

磁粉制动器75是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的，其具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系的特点，在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源等优点。是一种多用途、性能优越的自动控制元件。

所以薄膜装载于卷料辊76后，磁粉制动器75便可实现对薄膜的张力调控，从而确保了薄膜在整个输送过程中的伸展充分。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光直写装置，其特征在于，

包括片料输送机构、吸附台、片料切割机构和激光发生机构；

所述片料输送机构用于带动待加工的薄膜按预设轨迹进行输送，沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述吸附台和所述片料切割机构；

所述吸附台设有微孔陶瓷面，所述吸附台用于吸附所述薄膜于所述微孔陶瓷面上；

所述激光发生机构与所述吸附台相邻布置，所述激光发生机构用于对所述微孔陶瓷面上的所述薄膜进行激光加工，以此在所述薄膜上形成石墨烯图案；

所述片料切割机构用于对加工后的所述薄膜进行切割。

2.根据权利要求1所述的激光直写装置，其特征在于，

所述片料输送机构包括送料支架、驱动辊和压辊；

所述驱动辊与所述压辊平行相对布置，所述驱动辊以能够转动的方式安装于所述送料支架上，所述压辊以能够移向和移离所述驱动辊的方式安装于所述送料支架上；

所述压辊移向所述驱动辊用于夹持所述薄膜，在所述薄膜被夹持后，所述驱动辊的转动用于带动所述薄膜按预设轨迹输送。

3.根据权利要求1所述的激光直写装置，其特征在于，所述吸附台设有抽真空区和吸风口接口；所述微孔陶瓷面覆盖于所述抽真空区上；所述吸风口接口的一端与所述抽真空区连接导通，所述吸风口接口的另一端连接有抽真空机。

4.根据权利要求1所述的激光直写装置，其特征在于，所述片料切割机构包括切割支架、第一切刀和第二切刀，所述第一切刀固定安装于所述切割支架上，所述第二切刀以能够移向和移离所述第一切刀的方式安装于所述切割支架上，所述第一切刀和所述第二切刀呈相互交错的方式布置。

5.根据权利要求4所述的激光直写装置，其特征在于，沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述吸附台、所述片料切割机构和片料收集机构，所述片料收集机构置于所述薄膜输送方向的末端。

6.根据权利要求1所述的激光直写装置，其特征在于，

所述激光发生机构包括轨道安装平台、承托架、聚焦镜、反射镜和激光器；

沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述吸附台和所述轨道安装平台，所述轨道安装平台上设有第一直轨道，所述第一直轨道的布置轨迹与所述薄膜的移动轨迹一致；

所述承托架安装于所述第一直轨道上，所述承托架用于沿所述第一直轨道移动；所述承托架上设有第二直轨道，所述第二直轨道的布置轨迹与所述薄膜的移动轨迹相互垂直；

所述聚焦镜安装于所述第二直轨道上，所述聚焦镜能够沿所述第二直轨道移动；

所述反射镜设于所述承托架上，所述反射镜置于所述聚焦镜移动轨迹的同一轴线上，所述反射镜与所述聚焦镜相互对准；

所述激光器置于所述反射镜移动轨迹的同一轴线上，所述激光器与所述反射镜相互对准，所述激光器射出的激光经所述反射镜反射至所述聚焦镜上，所述聚焦镜用于将激光聚焦至所述微孔陶瓷面上。

7.根据权利要求1所述的激光直写装置，其特征在于，所述激光直写装置还包括纠偏机构，沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜依次经过所述纠偏机构和所述吸附台，所述纠偏机构用于调节所述薄膜的移动轨迹处于预设的路径上。

8.根据权利要求7所述的激光直写装置，其特征在于，

所述纠偏机构包括纠偏支架、纠偏传感器和卷料架；

沿所述薄膜的输送方向，所述薄膜的输送路径上依次设有所述纠偏支架和所述吸附台；所述纠偏支架上设有第三直轨道，所述第三直轨道的布置轨迹与所述薄膜的移动轨迹相互垂直；

所述纠偏传感器置于所述薄膜的传输路径上，所述纠偏传感器用于检测与所述薄膜的距离变化；

所述卷料架活动安装于所述第三直轨道上，所述卷料架用于装载所述薄膜沿所述第三直轨道移动，直至所述薄膜与所述纠偏传感器的距离置于预设的范围内。

9.根据权利要求8所述的激光直写装置，其特征在于，所述卷料架设有磁粉制动器和卷料辊，所述磁粉制动器与所述卷料辊连接，所述卷料辊用于装载所述薄膜。

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