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一种具有抗细菌粘附性能的表面微结构阵列及其成型方法

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成果类型:
专利
发明/设计人:
唐昆;李典雨;陈紫琳;易香怀;张明军;...
申请/专利权人:
长沙理工大学
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2020-06-18
申请/专利号:
CN202010557062.8
公开时间:
2020-09-22
公开号:
CN111688183A
主申请人地址:
410114 湖南省长沙市天心区万家丽南路二段960号长沙理工大学云塘校区汽车与机械工程学院
申请地区:
湖南
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.一种具有抗细菌粘附性能的表面微结构阵列及其成型方法,其特征在于:所述的具有抗细菌粘附性能的表面微结构阵列的单个微结构为海胆亭结构,材料为光敏树脂,其横向尺寸、纵向尺寸和间距均为微米级;海胆亭结构呈正椭球形,并沿椭球面环形均匀分布有多个加强肋;在微结构的表面,分布有纳米颗粒,从而与海胆亭结构形成微米/纳米复合结构;在成型件目标面上均布多个上述复合结构,即构成表面微结构阵列; 所述的具有抗细菌粘附性能的表面微结构阵列的成型方法,是利用一套电磁辅助振动的面投影微立体光刻系统,并遵循一定的步骤来完成其制备; 所述的电磁辅助振动的面投影微立体光刻系统,具有大理石底座;所述的大理石底座,由下至上分别设置有Y轴滑轨、X轴滑轨、移动平台;其中,移动平台可在Y轴滑轨与X轴滑轨上,分别沿Y轴与X轴方向水平直线运动; 所述的移动平台两侧,分别设置有Z1轴滑轨、Z2轴滑轨; 所述的Z1轴滑轨上设置有底板;所述的底板,可在Z1轴滑轨上,沿Z1轴方向上下运动;所述的底板,由下至上分别设置有电磁辅助振动装置、树脂槽;所述的电磁辅助振动装置包括隔磁套、衔铁、板弹簧、铁芯、线圈;所述的树脂槽当中盛有光敏树脂,且所述的光敏树脂当中掺入纳米颗粒; 所述的Z2轴滑轨上设置有成型平台;所述的成型平台,可在Z2轴滑轨上,沿Z2轴方向上下运动;所述的成型平台之上,支撑有光敏树脂经面投影曝光、固化后得到的成型件; 所述的树脂槽上部,从右至左分别设置有光机、掩膜板、CCD摄像头、45°反射镜、物镜; 所述的树脂槽右侧,设置有电脑PC。 2.为实现所述的具有抗细菌粘附性能的表面微结构阵列的成型,本发明所遵循的步骤为: 将具有表面微结构阵列的成型件的三维CAD模型,采用分层软件按照一定的厚度进行切片,每一层切片被转化为位图文件,每个位图文件被输入到所述的掩模板上;从所述的光机射出的光束被掩模板图形整形后包含了待固化层面的图像信息,接着经所述的45°反射镜反射和物镜聚焦,曝光到所述的树脂槽中的所述的光敏树脂液面上,从而得到所需图形的固化层面;当一个层面固化完后,已固化的层面随所述的成型平台向下运动沉入所述的光敏树脂中,并保证已固化层面上覆盖的树脂厚度恰好等于下一个待加工的层厚;重复上面的曝光过程,直至所有层面曝光完毕;所述的CCD摄像头用于监测每一层面的成型固化过程; 为减少成型过程中所述的纳米颗粒出现团聚现象,所述的树脂槽下部设置有所述的电磁辅助振动装置;对所述的线圈通半波整流的脉冲电流,正半波时电流将所述的铁芯磁化,形成电磁铁并吸引所述的衔铁,从而带动所述的树脂槽向下运动;负半波时电流消失,所述的树脂槽在所述的板弹簧的作用下回到原位;如此循环,实现了所述的树脂槽的上下振动;其中,所述的电磁辅助振动装置外部设置有所述的隔磁套,用以防止电磁辐射对外界的干扰; 所述的移动平台下部设置有X轴滑轨、Y轴滑轨,所述的树脂槽可沿X轴、Y轴方向运动,可实现同一树脂液面不同位置的曝光,从而完成一个平面上多个图像的拼接以成型较大层面; 所述的掩模板图形的输入、CCD摄像头的监测、电磁辅助振动装置和树脂槽经底板带动在所述的Z1轴滑轨的上下运动、成型平台在Z2轴滑轨的上下运动、移动平台在Y轴滑轨与X轴滑轨上沿Y轴与X轴方向的水平直线运动,均由所述的电脑PC控制; 完成所述的整个成型件的制备之后,采用丙酮溶液浸泡成型件,对其进行微量腐蚀,使其表面的纳米颗粒露出,从而形成具有抗细菌粘附性能的微米/纳米复合结构阵列。
摘要:
本发明公开了一种具有抗细菌粘附性能的表面微结构阵列及其成型方法。该表面微结构阵列的单个微结构为海胆亭结构,材料为光敏树脂,尺寸为微米级;微结构表面分布有纳米颗粒,与海胆亭结构形成微米/纳米复合结构;在成型件目标面上均布多个复合结构,即构成表面微结构阵列。该表面微结构阵列的成型方法,是利用一套电磁辅助振动的面投影微立体光刻系统,并遵循一定的步骤来完成其制备。本发明所述的表面微结构阵列的抗细菌粘附、防吸附、自清洁性能好,且微结构形貌尺寸可控;本发明所述成型方法通过电磁辅助振动装置的高频振动,减少纳米颗粒团聚,实现其均匀分布,提高成型精度与成型质量;成...

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