超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置的制作方法

本技术涉及材料表面处理设备，尤其涉及超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置。

背景技术：

1、超疏水材料因具备优异的自清洁、防腐蚀以及防结冰性能而在航空航天、海洋工程及日常生活领域展现出巨大的应用潜力，表面的构建依赖于两个核心要素，即基材表面微纳粗糙结构的构造以及低表面能物质的修饰，目前工业上常采用激光刻蚀技术来高效制备微纳结构，并随后利用磁控溅射技术沉积低表面能薄膜以实现最终的超疏水效果。

2、现有的制备工艺将激光刻蚀设备与磁控溅射设备作为两个独立的工序环节分开设置，这就意味着基材在完成激光微纳结构调控后必须经历出料、转移及再次装夹的过程才能进入磁控溅射设备进行镀膜，这种分步式且非连续的作业模式使得刚刚经过激光高能束刻蚀而处于高活性状态的基材表面不得不直接暴露于大气环境中，空气中的氧气、水分以及悬浮微粒会迅速吸附在微纳结构的深宽比间隙内以及与基材表面发生氧化反应，从而在基材与后续沉积的薄膜之间形成一层不可见的污染层和氧化层，这不仅严重削弱了超疏水膜层与基材之间的界面结合力，导致膜层在实际使用中会剥落失效，同时也改变了微纳结构的表面物理化学性质，最终导致制备出的超疏水表面性能难以达到预期标准且稳定性较差。

3、因此，本实用新型提出超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，来解决现有技术的不足。

技术实现思路

1、针对现有技术中，超疏水膜层制备工艺将激光刻蚀与磁控溅射作为独立工序分开进行，导致基材在不同设备间转移过程中被迫暴露于空气环境中，会发生表面污染和氧化，进而严重影响膜层附着力与最终性能的问题，本实用新型旨在提供一种结构经过改良的、能够有效解决上述问题的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置。

2、本实用新型提供超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，包括：工作台，以及固定安装在所述工作台顶部左侧的操作箱，以及激光微纳调控机、磁控溅射机及相应的移动机构。

3、其中，所述操作箱内部左右侧均固定连接有安装环，所述安装环之间固定连接有滑动柱，所述滑动柱外壁滑动连接有滑块一，所述滑块一底部固定连接有激光微纳调控机，所述操作箱内侧顶部的后侧固定连接有磁控溅射机，所述操作箱中部左右侧均固定连接有导轨，所述导轨外壁滑动连接有滑块二，所述滑块二顶部固定连接有放置板，所述操作箱前侧壁顶部固定连接有控制器。

4、并且，所述工作台作为基础支撑部件，所述操作箱作为密闭反应腔体，所述滑块一通过所述滑动柱提供的导向作用带动所述激光微纳调控机进行横向位移，所述滑块二通过所述导轨提供的导向作用带动所述放置板及基材进行纵向位移，所述激光微纳调控机与所述磁控溅射机集成于同一所述操作箱内，通过所述控制器协调控制，实现基材在同一密闭空间内完成微纳结构加工工位与磁控溅射沉积工位之间的无缝切换。

5、优选的，为了防止所述滑块二脱离轨道，所述导轨前侧固定连接有挡板，所述挡板设置在所述导轨的端部位置，用于限制所述滑块二滑动行程，起到机械限位作用。

6、优选的，为了实现所述操作箱内部的密封以满足真空加工条件，所述操作箱前侧开设有凸块，所述凸块前侧滑动连接有门体，所述凸块外壁滑动连接有密封圈，所述密封圈安装在所述门体与所述操作箱之间，利用所述密封圈的弹性变形填补间隙。

7、优选的，为了便于门体的开合操作及锁紧，所述门体左侧与所述操作箱左侧通过合页铰接，所述门体前侧固定连接有把手，所述门体右侧固定连接有锁块，所述操作箱右侧固定连接有锁体，所述锁块与所述锁体配合卡合，通过锁紧结构对抗内部气压变化。

8、优选的，为了便于实时观察内部加工状态，所述门体内部开设有观察窗，所述观察窗采用透明材质制成。

9、优选的，为了构建磁控溅射所需的真空环境，所述操作箱左侧固定连接有抽气阀门，所述抽气阀门用于与外部抽气设备连接，通过接口将所述操作箱内部空气抽出。

10、优选的，为了向操作箱内输送工艺气体，所述工作台顶部右侧安装有储气箱，所述操作箱右侧顶部固定连接有供气阀门，所述供气阀门右侧固定连接有连接管一，所述连接管一底部固定连接于所述储气箱，形成完整供气通路。

11、优选的，为了及时清理激光加工产生的碎屑，所述工作台顶部右侧安装有吸尘机，所述操作箱右侧底部固定连接有吸尘阀门，所述吸尘阀门右侧固定连接有连接管二，所述连接管二右侧固定连接于所述吸尘机，形成负压除尘通路。

12、优选的，为了实现设备的自动化集成控制，所述控制器分别与所述滑块一、所述滑块二、所述激光微纳调控机、所述磁控溅射机、吸尘阀门、吸尘机、抽气阀门及供气阀门电性连接，通过电信号指挥各部件协同工作。

13、本实用新型具有如下有益效果：

14、1、本实用新型，通过在密闭的操作箱内集成激光微纳调控机与磁控溅射机，利用纵向移动机构带动放置板在激光加工工位与溅射沉积工位之间灵活切换，解决了现有技术中基材在微纳加工设备与薄膜沉积设备之间转移过程中会接触空气导致表面污染和氧化的问题，达到了有效保护基材表面微纳结构的清洁度与活性，显著提高后续超疏水膜层沉积的附着力与整体性能，同时简化工艺流程并实现微纳结构调控与膜层沉积一体化高效加工的效果。

15、2、本实用新型，通过设置独立且可切换的吸尘系统与真空供气系统，配合各个控制阀门的逻辑启闭，在激光加工阶段开启吸尘通路以实时清除加工碎屑与烟尘，在磁控溅射阶段关闭吸尘通路并开启抽气通路以构建高洁净度的真空环境，解决了激光刻蚀产生的颗粒污染物影响真空镀膜质量以及单一腔体难以兼顾常压除尘与真空沉积工艺环境需求的问题，达到了在同一装置内实现两种截然不同工艺环境的无缝衔接，既保证了激光加工的清洁性又确保了磁控溅射的真空度，从而提升最终产品良率的效果。

16、3、本实用新型，通过设置控制器对横向移动机构、纵向移动机构以及各加工组件进行集中协同控制，利用滑块的精准导向作用实现激光扫描覆盖与基材工位转换的自动化运行，解决了传统分步加工模式下人工干预多、定位精度差以及生产效率低下的问题，达到了实现全流程自动化作业，保证微纳结构加工的均匀性与膜层沉积的一致性，降低人工劳动强度并大幅提升生产效率的效果。

1.超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，包括：工作台（1），以及固定安装在所述工作台（1）顶部左侧的操作箱（2）；

2.根据权利要求1所述的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，其特征在于，所述导轨（22）前侧固定连接有挡板（23），所述挡板（23）用于限制所述滑块二（24）滑动行程。

3.根据权利要求1所述的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，其特征在于，所述操作箱（2）前侧开设有凸块（10），所述凸块（10）前侧滑动连接有门体（11），所述凸块（10）外壁滑动连接有密封圈（14），所述密封圈（14）安装在所述门体（11）与所述操作箱（2）之间。

4.根据权利要求3所述的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，其特征在于，所述门体（11）左侧与所述操作箱（2）左侧通过合页（12）铰接，所述门体（11）前侧固定连接有把手（13），所述门体（11）右侧固定连接有锁块（15），所述操作箱（2）右侧固定连接有锁体（16），所述锁块（15）与所述锁体（16）配合卡合，所述门体（11）内部开设有观察窗（27）。

5.根据权利要求1所述的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，其特征在于，所述操作箱（2）左侧固定连接有抽气阀门（5），所述抽气阀门（5）用于与外部抽气设备连接。

6.根据权利要求1所述的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，其特征在于，所述工作台（1）顶部右侧安装有储气箱（3），所述操作箱（2）右侧顶部固定连接有供气阀门（6），所述供气阀门（6）右侧固定连接有连接管一（7），所述连接管一（7）底部固定连接于所述储气箱（3）。

7.根据权利要求1所述的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，其特征在于，所述工作台（1）顶部右侧安装有吸尘机（4），所述操作箱（2）右侧底部固定连接有吸尘阀门（8），所述吸尘阀门（8）右侧固定连接有连接管二（9），所述连接管二（9）右侧固定连接于所述吸尘机（4）。

8.根据权利要求1所述的超疏水膜层沉积用微纳结构调控装置，其特征在于，所述控制器（26）分别与所述滑块一（19）、所述滑块二（24）、所述激光微纳调控机（20）、所述磁控溅射机（21）、吸尘阀门（8）、吸尘机（4）、抽气阀门（5）及供气阀门（6）电性连接。