一种柔性电子器件的制备装置的制作方法

2021-02-22 00:02:57|

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[0001]
本实用新型属于柔性电子技术领域，尤其是涉及一种柔性电子器件的制备装置。

背景技术：

[0002]
离分紫水凝胶材料是一类内部含有大量水的三维聚合物网络。其中，导电水凝胶作为功能性凝胶的一种，由于其固有的柔性以及导电性在柔性传感器、可穿戴器件等领域得到实际的应用。近年来，柔性电子领域发展快速，柔性传感器成为未来机器人、体外诊断、能量收集等领域中的重要应用器件。3d打印在材料的制造中提供许多优点，包括高精度、低成本和结构定制等有点，为导电凝胶电子器件的复杂制造提供可行性。
[0003]
但是，目前3d打印只能制造外形，而无法定制化杨氏模量(即软硬)。

技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作简单、对制备环境要求较低、生产成本低的柔性电子器件的制备装置。
[0005]
本实用新型的技术方案如下：
[0006]
一种柔性电子器件的制备装置，包括安装基板、安装在所述安装基板上的移动平台、受移动平台驱动的注射机构、用于辅助注射机构的喷气机构和用于放置载玻片的z轴平台；
[0007]
所述移动平台包括安装在所述安装基板上的两个平行设置的y轴平台和安装在两个y轴平台之间的x轴平台，所述x轴平台的两端安装在y轴平台上以使x轴平台在y轴方向上移动；
[0008]
所述z轴平台的底部安装在所述安装基板上，且该z轴平台位于2个y轴平台之间，用于承接注射机构向z轴平台注射的离子凝胶，所述z轴平台的底部设有升降组件以用于调节高度；
[0009]
所述注射机构包括注射桶、注射泵、注射针筒、注射针头和注射泵控制器，所述注射桶通过安装辅件安装在所述x轴平台上以用于所述注射桶沿x轴方向上移动，所述注射泵设置在注射桶内，所述注射针筒竖直设置在所述注射桶的一侧并通过注射泵7驱动从注射针筒8的出料端排出离子凝胶，离子凝胶通过一管道通入该注射针筒内，所述注射针筒的出料端与注射针头的进料端连接以用于离子凝胶通过注射针头向载玻片注射；
[0010]
所述喷气机构包括喷气筒和喷气头，所述喷气筒竖直安装在所述注射桶上，所述喷气筒与所述注射针筒平行设置，且该喷气筒与注射针筒设置在注射桶的同一侧，所述喷气头的出气端与喷气头的进气端连接以用于在注射离子凝胶时从喷气头喷出冷气，所述喷气筒顶部的进气端通过管路与外部的输气装置连通。
[0011]
在上述技术方案中，每个所述y轴平台包括y轴轨道、y轴丝杠和y轴皮带，所述y轴丝杠安装在所述y轴轨道内，所述y轴皮带绕在所述y轴轨道的两端之间，所述y轴丝杠上设有丝杠螺母，且该丝杠螺母与y轴皮带相配合，所述x轴平台的底部通过连接件与y轴皮带连
接以使x轴平台沿y轴方向移动。
[0012]
在上述技术方案中，每个y轴平台的底部两端设有支撑座，所述支撑座固装在所述安装基板上。
[0013]
在上述技术方案中，所述x轴平台包括x轴轨道、x轴丝杠和x轴皮带，所述x轴丝杠安装在所述x轴轨道内，所述x轴皮带绕在所述x轴轨道的两端之间，所述x轴丝杠上设有丝杠螺母，且该丝杠螺母与x轴皮带相配合，所述注射机构安装在x轴平台上，以用于在x轴丝杠的驱动下带动注射机构沿x轴方向移动。
[0014]
在上述技术方案中，所述注射泵控制器与注射泵电连接以用于控制注射泵排液的速度及体积。
[0015]
在上述技术方案中，所述制备装置还包括移动平台控制器，所述移动平台控制器与x轴平台、y轴平台电连接以用于控制移动平台的运行。
[0016]
在上述技术方案中，所述注射针筒的顶部设有卡块，所述注射泵通过卡块与注射针筒固装，用于在注射泵的作用下卡块推送注射针筒内的离子凝胶向外注射。
[0017]
在上述技术方案中，所述注射桶上设有用于卡装固定所述注射针筒的卡箍。
[0018]
在上述技术方案中，所述喷气口的孔径为2μm-1mm。
[0019]
本实用新型具有的优点和积极效果是：
[0020]
1.本实用新型的装置结构简单、操作便捷，对实验操作环境的要求较低，其能够随时调节移动平台和注射泵，与传统的喷头相比，通过注射泵对注射针筒喷射的离子凝胶的定量控制，以制备出不同结构、尺寸的具有微结构的介电层，能够按照设计需求制备出柔性电子器件。将柔性器件热处理加工与打印制造工艺的融合。可以按照定制化要求，以不同的极冷轨迹、探头尺寸，实现图形化的区域化订制极冷，完成柔性制造的升级。
[0021]
2.根据设计需求，在柔性电子器件的局部空间内，辅助喷出冷气，以达到定制杨氏模量的效果，可控产生不同应力残留的热处理效果，完成柔性电子器件制备的升级。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型的制备装置的结构示意图。
[0023]
图中：
[0024]
1、安装基板
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2、z轴平台
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3、y轴平台
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4、y轴皮带
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5、支撑座
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6、x轴平台
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7、注射泵
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8、注射针筒
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9、卡块
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10、卡箍
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11、移动平台控制器
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12、y轴丝杠
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13、注射泵控制器
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14、输气装置
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15、喷气筒
具体实施方式
[0029]
以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，决不限制本实用新型的保护范围。
[0030]
实施例1
[0031]
如图1所示，本实用新型的一种柔性电子器件的制备装置，包括安装基板1、安装在
所述安装基板1上的移动平台、受移动平台驱动的注射机构、用于辅助注射机构的喷气机构和用于放置载玻片的z轴平台2；
[0032]
所述移动平台包括安装在所述安装基板1上的两个平行设置的y轴平台3和安装在两个y轴平台3之间的x轴平台6，所述x轴平台6的两端安装在y轴平台3上以使x轴平台6在y轴方向上移动；
[0033]
所述z轴平台2的底部安装在所述安装基板1上，且该z轴平台2位于2个y轴平台3之间，用于承接注射机构向z轴平台2注射的离子凝胶，所述z轴平台2的底部设有升降组件以用于调节载玻片的高度；
[0034]
所述注射机构包括注射桶、注射泵7、注射针筒8、注射针头和注射泵控制器13，所述注射桶通过安装辅件安装在所述x轴平台6上以用于所述注射桶沿x轴方向上移动，所述注射泵7设置在注射桶内，所述注射针筒8竖直设置在所述注射桶的一侧并通过注射泵7驱动从注射针筒8的出料端排出离子凝胶，离子凝胶通过一管道通入该注射针筒8内，所述注射针筒8的出料端与注射针头的进料端连接以用于离子凝胶通过注射针头向载玻片注射；
[0035]
所述喷气机构包括喷气筒15和喷气头，所述喷气筒15竖直安装在所述注射桶上，所述喷气筒15与所述注射针筒8平行设置，且该喷气筒15与注射针筒8设置在注射桶的同一侧，所述喷气头的出气端与喷气头的进气端连接以用于在注射离子凝胶时从喷气头喷出冷气，所述喷气筒15顶部的进气端通过管路与外部的输气装置14连通。
[0036]
进一步地说，每个所述y轴平台3包括y轴轨道、y轴丝杠12和y轴皮带4，所述y轴丝杠12安装在所述y轴轨道内，所述y轴皮带4绕在所述y轴轨道的两端之间，所述y轴丝杠12上设有丝杠螺母，且该丝杠螺母与y轴皮带4相配合，所述x轴平台6的底部通过连接件与y轴皮带4连接以使x轴平台6沿y轴方向移动。
[0037]
进一步地说，每个y轴平台3的底部两端设有支撑座5，所述支撑座5固装在所述安装基板1上。
[0038]
进一步地说，所述x轴平台6包括x轴轨道、x轴丝杠和x轴皮带，所述x轴丝杠安装在所述x轴轨道内，所述x轴皮带绕在所述x轴轨道的两端之间，所述x轴丝杠上设有丝杠螺母，且该丝杠螺母与x轴皮带相配合，所述注射机构安装在x轴平台6上，以用于在x轴丝杠的驱动下带动注射机构沿x轴方向移动。
[0039]
进一步地说，所述注射泵控制器13与注射泵7电连接以用于控制注射泵7排液的速度及体积。
[0040]
进一步地说，所述制备装置还包括移动平台控制器11，所述移动平台控制器11与x轴平台6、y轴平台3电连接以用于控制移动平台的运行。
[0041]
进一步地说，所述注射针筒8的顶部设有卡块9，所述注射泵7通过卡块9与注射针筒8固装，用于在注射泵7的作用下卡块9推送注射针筒8内的离子凝胶向外注射。
[0042]
进一步地说，所述注射桶上设有用于卡装固定所述注射针筒8的卡箍10。
[0043]
进一步地说，所述喷气口的孔径为2μm-1mm。
[0044]
实施例2
[0045]
在实施例1的基础上，本实用新型的一种基于柔性电子器件的制备装置的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
(1)将预先准备好涂有pdms的载玻片放置到z轴平台2上，并调整载玻片在z轴平台
2上的位置及z轴平台2的高度；
[0047]
(2)启动移动平台，带动注射机构在x轴及y轴方向运动，启动注射泵7，并控制注射针筒8排出离子凝胶的速度和体积，离子凝胶通过注射针筒8向外载玻片注射形成网格状的介电层，喷气筒15同时运行，并向介电层喷出冷气，分别控制移动平台和注射泵7，对注射形成的每层介电层控制，完成柔性电子器件的制备。
[0048]
根据预先的设计需求，控制移动平台及注射泵的注射轨迹，同时喷出冷气以使在柔性电子器件的局部空间产生不同应力的残留的热处理效果，不同的极冷轨迹来完成图形化的区域定制。
[0049]
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
[0050]
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0051]
以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

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