CN213814415U - 一种用于加工和转移超滑片的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于加工和转移超滑片的设备，包括载台、用于监测超滑片和目标基底的第一监测组件，以及用于在第一区域和第二区域之间转移超滑片的转移组件；第一监测组件的视野朝向载台；转移组件工作时，转移组件的至少一部分位于第一监测组件和载台之间，且位于第一监测组件的视野范围内。第一监测组件能够即时的监测第一区域内部超滑滑块的状态，还可以监测第二区域内的目标基底的状态，并结合第一监测组件的检测情况对转移组件进行控制，从而实现自动化的超滑滑块的加工和转移，能够大大的节省人力成本，提高生产和加工的效率。

Description

一种用于加工和转移超滑片的设备

技术领域

本实用新型涉及结构超滑的技术领域，具体涉及一种用于加工和转移超滑片的设备。

背景技术

长期以来,摩擦和磨损问题,不但与制造业密切相关,还与能源、环境和健康直接相关。据统计,全世界约三分之一的能源在摩擦过程中被消耗掉,约80％的机器零部件失效都是由磨损造成的。结构超滑是解决摩擦磨损问题的理想方案之一，结构超滑是指两个原子级光滑且非公度接触的范德华固体表面(如石墨烯、二硫化钼等二维材料表面)之间摩擦、磨损几乎为零的现象。

现有制备微米尺度超滑片的方法是，首先通过涂覆并构图光刻胶，然后刻蚀光刻胶及未被光刻胶保护的部分石墨，在HOPG材料表面形成若干尺寸在微米尺度的石墨岛。随后人工用探针依次推开这些石墨岛，形成超滑滑移面，再通过探针将超滑片转移至目标基底上。但是，人工生产和转移超滑片效率极低，并且由于超滑片的尺寸很小，现有的设备难以实现微米级别的超滑片的自动转移，人工转移可能会造成超滑片和目标基底的损伤。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于加工和转移超滑片的设备，以解决现有技术中通过人工生产和转移超滑片效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种用于加工和转移超滑片的设备，包括：

载台，所述载台上设有第一区域和用于放置目标基底的第二区域；

用于监测超滑片和所述目标基底的第一监测组件，所述第一监测组件的视野朝向所述载台；以及

用于在所述第一区域和所述第二区域之间转移所述超滑片的转移组件，所述转移组件工作时，所述转移组件的至少一部分位于所述第一监测组件和所述载台之间，且位于所述第一监测组件的视野范围内。

进一步地，所述转移组件包括转移头、测力传感器和第一驱动部件，所述转移头由所述第一驱动部件驱动，且所述测力传感器设于所述转移头和所述第一驱动部件之间。

进一步地，所述测力传感器采用悬臂测力传感器，且所述转移头固定于所述悬臂测力传感器的悬臂端。

进一步地，还包括用于驱动所述载台的载台驱动组件。

进一步地，所述载台驱动组件包括驱动所述载台升降的升降驱动部件以及驱动所述载台水平移动的水平驱动部件。

进一步地，所述第一监测组件包括纵向显微镜和摄像元件，所述摄像元件设于所述纵向显微镜的内部或者设于所述纵向显微镜的目镜上方。

进一步地，所述第一监测组件和所述载台之间还设有第一测距仪。

进一步地，还包括设于所述载台一侧的第二监测组件，所述第二监测组件的视野朝向所述目标基底的侧部。

进一步地，所述第二监测组件和所述载台之间设有第二测距仪。

进一步地，还包括支撑架，所述第一监测组件和所述转移组件均固定于所述支撑架上。

本实用新型提供的用于加工和转移超滑片的设备的有益效果在于：

1、第一驱动部件能够带动转移头的移动，转移头既可以推动超滑片，还可以带动超滑片的转移，在转移头和第一驱动部件之间设置测力传感器，能够即时的监测转移头对超滑片施加的作用力，从而避免转移头朝向超滑片施加的力过大，从而造成超滑片的损坏。

2、在载台的上方和一侧均设置有监测组件和测距仪，通过第一监测组件和第二监测组件能够即时的监测超滑片的状态和位置，从而为判断是否超滑和是否成功转移等，第一测距仪和第二测距仪也可以反馈第一监测组件和第二监测组件之间的位置，能够准确的对第一监测组件和第二监测组件的位置进行调整，提高监测的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述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为本实用新型实施例提供的用于加工和转移超滑片的设备的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的用于加工和转移超滑片的设备的布局放大结构示意图。

附图标记说明：

1、载台；2、第一监测组件；3、转移组件；4、载台驱动组件；5、第二监测组件；6、支撑架；7、超滑片；8、目标基底；21、纵向显微镜；22、摄像元件；31、测力传感器；32、第一驱动部件；41、升降驱动部件；42、水平驱动部件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

由于长期未能实现大尺度的超滑，近十多年来文献上常常将摩擦系数为千分之一量级或更低的现象，称作为“超滑”；而将最初的由于非公度接触导致的摩擦磨损几乎为零的现象，改称为“结构润滑”，本发明所指“超滑”特指由于非公度接触导致的摩擦磨损几乎为零的现象。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的用于加工和转移超滑片的设备进行说明。所述用于加工和转移超滑片的设备包括：载台1、用于监测所述超滑片7和所述目标基底8位置的第一监测组件2，以及用于转移所述超滑片7的转移组件3，所述载台1上设有用于加工超滑片7的第一区域和用于放置目标基底8的第二区域；所述第一监测组件2设于所述载台1的上方，且所述第一监测组件2的视野朝向所述载台1；所述转移组件3工作时，转移组件3的至少一部分位于所述第一监测组件2和所述载台1之间，且所述转移组件3位于所述第一监测组件2的视野范围内。

其中，第一监测组件2可以在纵向上观察载台1、转移组件3、目标基底8和超滑片7，第一监测组件2一般包括纵向显微镜21和摄像元件22，所述摄像元件22设于所述纵向显微镜21的内部或者设于所述纵向显微镜21的目镜上方。由于超滑片7和目标基底8的尺寸都比较小，一般为微米级别或纳米级别，因此摄像元件22在进行拍照时需要配合纵向显微镜21进行拍摄以保证拍照的清晰度，当然，在其他实施例中，摄像元件22还可以选用能够放大尺寸的超高清摄像头。

其中，整个设备还可以包括有控制器(图未示)，或者第一监测组件2中包括有处理单元，处理单元或控制器一般是采用处理器进行处理和比对，处理单元或控制器能够获取拍照单元拍摄的图片，并且对摄像元件22拍摄出超滑片7的位置进行比对，从而实现对超滑片7状态识别和判断，判断出超滑片7的状态和是否满足超滑。

其中，为了控制第一监测组件2和载台1之间的距离，保证第一监测组件2有合适的监测区域，因此在第一监测组件2和载台1之间还设置有第一测距仪(图未示)，第一测距仪一般固定在第一监测组件2的内部或者第一监测组件2的一侧。

为了进一步的增强监测和控制的效果，还可以在载台1的侧边设置第二监测组件5，第二监测组件5从载台1的侧边对超滑片7和目标基底8进行监测，其既可以对超滑片7的横向平移进行监测，还可以对超滑片7转移至目标基底8的过程中，超滑片7和目标基底8的接触度进行监测。

优选的，第二监测组件5的组成与第一监测组件2相同，且第二监测组件5和载台1之间也设置有第二测距仪(图未示)，对从而对第二监测组件5的位置进行即时的监测。第二监测组件5也包括纵向显微镜21和摄像元件22，且第一监测组件2和第二监测组件5可以共同连接至一个控制器，通过控制器统一对第一监测组件2和第二监测组件5采集的信息进行处理，也可以在第二监测组件5内部设置有单独的处理单元，此处不做唯一限定。

其中，为了配合第一测距仪和第二测距仪，还设置有用于驱动载台1移动的载台驱动组件，载台驱动组件能够带动整个载台1进行移动，其移动方向可以是水平方向上的移动，也可以是竖直方向上的移动，其包括驱动所述载台1升降的升降驱动部件41以及驱动所述载台1水平移动的水平驱动部件42。根据第一测距仪和第二测距仪的测量结果可以反馈载台1的位置，从而根据实际的需求对载台1的位置进行自动调整，从而满足第一监测组件2和第二监测组件5的监测需求。

优选的，载台驱动组件还可以直接选用现有技术中常规采用的三轴载台1，其可以不仅可以进行平移移动，还可以进行转动等操作，此处不作唯一具体限定。

所述转移组件3包括转移头、测力传感器31和第一驱动部件32，所述转移头由所述第一驱动部件32驱动，且所述测力传感器31设于所述转移头和所述第一驱动部件32之间。第一驱动部件32能够带动转移头的移动，转移头既可以推动超滑片7，还可以吸附超滑片7带动超滑片7的转移，在转移头和第一驱动部件32之间设置测力传感器31，能够即时的监测转移头对超滑片7施加的作用力，从而避免转移头朝向超滑片7施加的力过大，从而造成超滑片7的损坏。

转移头一般是指微针、探针或弹性印章等转移头对超滑片7进行转移，且转移单元在转移超滑片7时，不会对目标基底8产生遮挡，避免观察目标基底8和超滑片7上的亮度变化。第一驱动部件32用于驱动转移单元移动，其可以直接选用现有技术中常规采用的三轴运动平台或纳米机械手等，此处不做唯一限定。

优选的，测力传感器31采用悬臂测力传感器31，其一端与第一驱动部件32固定连接，另一端用于与转移头固定连接，其安装方便，且互换性好。悬臂测力传感器31位于第一驱动部件32和转移头之间，且通过悬臂测力传感器31连接第一驱动部件32和转移头，能够极大的提高其检测的效果。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的用于加工和转移超滑片7的设备的一种具体实施方式，上述所有部件均安装于基架上，例如基架可以是大理石架，即载台驱动组件固定设置在大理石架上，且大理石架上还设置有支撑架6，支撑架6延伸至载台1的上方，可以用于固定第一监测组件2和转移组件3。

对于上述用于加工和转移超滑片7的设备，其在加工超滑片7时的工作流程如下：

S1，校正设备，采用人工调整或者设备自动调整的方式对设备进行校正，使得载台1能够位于第一监测组件2和第二监测组件5的摄像元件22的视野范围内部，且转移组件3能够在载台1上移动，且始终或大部分时间能够位于第一监测组件2和第二监测组件5的视野范围内。

S2，将超滑岛置于用于加工超滑片7的第一区域内部，第一监测组件2和第二监测组件5相结合对超滑岛进行初始定位，方便后续控制器发出指令或转移组件3移动时的位置确定。

其中，超滑岛一般是指石墨片、hope石墨块等层状结构，其层与层之间为超滑接触，且在外力的作用下能够推出并成型为超滑片7。

S3，控制器发出预推指令，转移组件3从超滑岛的顶部推动超滑岛，使得超滑岛在高度方向上部分分离，从而成型为第一部分和第二部分，且第一部分和第二部分并未完全分离，即第一部分和第二部分之间相互错开，且并未分离，此时能够通过第一部分和第二部分是否有自动回位现象判断超滑岛的超滑性能。

若第一部分或第二部分不能够实现自动回位，则此时该超滑岛无法加工成型为超滑片7，此时可以做异常处理，控制器可以控制转移组件3将该超滑岛移动到用于放置不具有超滑的超滑岛存放区。

若第一部分和第二部分能够实现自动回位，则该超滑岛能够加工成型为超滑片7，可以继续进行后续的步骤。

S4，控制器发出分离指令，转移组件3再次推动超滑岛，使得超滑岛在高度方向上完全分离，从而成型为分离的第一部分和第二部分。若第一部分或第二部分不能够完全分离，则此时可以做异常处理，控制器可以控制转移组件3重新对该超滑岛进行解离，使得第一部分和第二部分完全分离，或者直接将未能够解离的超滑岛移动到用于放置不具有超滑的超滑岛存放区。

若第一部分和第二部分已经完全分离，则该此时第一部分或第二部分即为超滑片7，可以继续进行后续的转移步骤，将第一部分或第二部分转移至基底上。

S5，控制器发出转移指令，转移组件3能够将所述第一部分或所述第二部分移动至目标基底8上，此时还需要获取所述超滑片7与所述目标基底8的接触度，接触度即是指超滑片7和目标基底8的接触程度，通过判断超滑片7是否完全与目标基底8接触，判断转移组件3是否需要继续控制超滑片7向下移动。通过接触度的判断，能够避免转移过程中对超滑片7或目标基底8造成的损坏。

对于超滑片7转移过程中，超滑片7和目标基底8的接触度的判断，其可以通过第二监测组件5的摄像头进行拍摄，采用摄像元件22从侧面朝向所述超滑片7拍摄，并判断超滑片7或目标基底8的接触度，采用多个摄像元件22相结合的方式对转移组件3的位置进行判断，并采用控制器进行整体的控制，实现自动化的超滑滑块的加工和转移，能够大大的节省人力成本，提高生产和加工的效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：包括

载台，所述载台上设有第一区域和用于放置目标基底的第二区域；

用于监测超滑片和所述目标基底的第一监测组件，所述第一监测组件的视野朝向所述载台；以及

用于在所述第一区域和所述第二区域之间转移所述超滑片的转移组件，所述转移组件工作时，所述转移组件的至少一部分位于所述第一监测组件和所述载台之间，且位于所述第一监测组件的视野范围内。

2.如权利要求1所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：所述转移组件包括转移头、测力传感器和第一驱动部件，所述转移头由所述第一驱动部件驱动，且所述测力传感器设于所述转移头和所述第一驱动部件之间。

3.如权利要求2所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：所述测力传感器采用悬臂测力传感器，且所述转移头固定于所述悬臂测力传感器的悬臂端。

4.如权利要求1所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：还包括用于驱动所述载台的载台驱动组件。

5.如权利要求4所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：所述载台驱动组件包括驱动所述载台升降的升降驱动部件以及驱动所述载台水平移动的水平驱动部件。

6.如权利要求1至5任一项所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：所述第一监测组件包括纵向显微镜和摄像元件，所述摄像元件设于所述纵向显微镜的内部或者设于所述纵向显微镜的目镜上方。

7.如权利要求1至5任一项所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：所述第一监测组件和所述载台之间还设有第一测距仪。

8.如权利要求1至5任一项所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：还包括设于所述载台一侧的第二监测组件，所述第二监测组件的视野朝向所述目标基底的侧部。

9.如权利要求8所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：所述第二监测组件和所述载台之间设有第二测距仪。

10.如权利要求1至5任一项所述的用于加工和转移超滑片的设备，其特征在于：还包括支撑架，所述第一监测组件和所述转移组件均固定于所述支撑架上。

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