低反射率吸光微纳结构制备系统的制作方法

本实用新型涉及特种加工技术领域，特别是涉及低反射率吸光微纳结构制备系统。

背景技术：

在军事领域中，为了具备战场突击能力、威慑能力以及自保能力，诸如导弹、战斗机等武器装备会采用“隐身”设计，所谓的“隐身”设计是指在武器设备的表面通过涂覆涂层、制造微纳结构等方式，降低对红外、激光等各类光波的反射率，进而让敌方探测设备无法搜寻到的目的。而目前最为常用的手段为在武器设备的表面制造微纳结构，通过在军用设备表面制造微纳结构可以很好的实现表面光线由原来的镜面反射转化为漫反射，甚至完全吸收光波。微纳结构的存在可以很大程度上提高工件的表面积，并改变表面粗糙度。根据粗糙度的不同，工件表面不会完全反射照射在其表面的光波，当光波射入具有特定微纳结构的工件表面时，这些具有一定角度的结构使入射激光束由原来的直接反射转化为多次反射，使光能量被多次反射和吸收，所以可以很大程度上限制光波的“逃逸”程度，这样探测器就很难探测到军用设备的存在。

目前，制造微纳结构的方法主要采用激光、电火花等非传统制造技术。以激光为例，通过在工件表面聚焦激光束，局部高温使工件表面融化或气化，然后使熔融状态的材料抛离工件表面，从而在工件表面形成凹凸不平的微纳结构。但是由于激光照射时，会在工件表面产生热影响区，而热影响区会对工件表面的性能产生一定的影响，如热应力，表面强度等。这对于稳定性要求高的军用设备来说是不合适的。同样，电火花表面粗化技术通过在阴阳极等离子体通道对工件表面产生高温并去除材料，这样也存在热影响区，而且粗化后的工件表面会出现微小裂纹，这些裂纹具有很大的安全隐患。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种低反射率吸光微纳结构制备系统，旨在解决现有技术热影响区影响产品加工稳定性和质量的问题。

其技术方案如下：

一种低反射率吸光微纳结构制备系统，其包括：

工作台；

加工电源，所述加工电源设置于所述工作台上；

试验箱，所述试验箱设置于所述工作台上，所述试验箱内用于放置待加工工件，所述待加工工件用于与所述加工电源的正极连接；

辅助电极，所述辅助电极设置于所述试验箱内并与所述加工电源的负极连接，所述辅助电极与所述待加工工件间隔相对布置；及

纳米颗粒混合系统，所述纳米颗粒混合系统设置于所述试验箱上并用于向所述待加工工件的表面涂覆纳米混合胶体。

采用上述低反射吸光微纳结构制备系统对产品表面进行微纳结构制备时，先通过纳米颗粒混合系统制备纳米混合胶体，之后将纳米混合胶体涂覆到待加工工件表面；紧接着开启加工电源，分别向辅助电极和待加工工件通电，此时辅助电极与待加工工件之间形成辅助电场，在电场作用下纳米颗粒便能够向工件表面(包括整个表面、局部区域或特定形状区域)实现定向沉积，进而沉积、固化形成所需的微纳结构。相较于传统的激光、电火花加工而言，本系统的加工过程不会产生热影响区，工件表面不会产生微裂纹，可大大保证工件加工稳定性和质量。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述纳米颗粒混合系统包括混合装置、与所述混合装置连通的稀释装置、与所述稀释装置连通的吸引装置及与所述吸引装置连通的引导管，所述引导管设置于所述待加工工件的表面上方。

在其中一个实施例中，所述引导管面向所述待加工工件的表面开设有多个间隔布置的出料孔，多个所述出料孔沿所述引导管的轴向布置，所述引导管布置于所述辅助电极沿加工移动方向的下游。

在其中一个实施例中，还包括电极夹具，所述辅助电极装夹固定于所述电极夹具上，所述电极夹具用于调整所述辅助电极与所述待加工工件的距离。

在其中一个实施例中，还包括电极库，所述电极库内存纳有多根不同规格的所述辅助电极，所述电极夹具能够从所述电极库内择一抓取任意一根所述辅助电极。

在其中一个实施例中，还包括机械手，所述机械手设置于所述试验箱内并用于夹持固定所述待加工工件。

在其中一个实施例中，所述机械手包括驱动座、设置于所述驱动座上的伸缩驱动件及与所述伸缩驱动件连接的柔性夹爪，所述柔性夹爪用于夹持固定所述待加工工件。

在其中一个实施例中，所述机械手还包括旋转驱动件，所述旋转驱动件连接于所述伸缩驱动件与所述柔性夹爪之间。

在其中一个实施例中，还包括相互电连接的在线视频显微镜和集成控制柜，所述在线视频显微镜设置于所述试验箱内并用于实时监测加工工况。

在其中一个实施例中，还包括抽真空装置、辅助气体装置和温控装置，所述抽真空装置、所述辅助气体装置和所述温控装置分别与所述试验箱连接；所述试验箱为密闭箱体结构。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的低反射率吸光微纳结构制备系统的结构简单。

附图标记说明：

1、工作台；2、加工电源；3、试验箱；4、机械手；5、引导管；6、纳米颗粒混合系统；7、集成控制柜；8、辅助电极；9、在线视频显微镜；10、待加工工件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1所示，为本申请一实施例展示的低反射率吸光微纳结构制备系统，其包括：工作台1、加工电源2、试验箱3、辅助电极8及纳米颗粒混合系统6。

其中，工作台1用于支撑固定加工电源2、试验箱3、辅助电极8和纳米颗粒混合系统6，使各功能组件有机集成为一个整体。加工电源2用于提供加工时所需的电能，以能够在待加工工件10与辅助电极8之间产生电场。可选地，该加工电源2可以是但不限于直流电源或者交流电源。

试验箱3提供实验时所需的密闭加工场所，保证实验可靠进行，同时保证周边试验人员的人身安全。本实施例中，试验箱3可选为矩形箱体结构，采用透明的高强度亚克力材料制成，不仅结实耐用，而且能够让试验人员随时观察到加工情况，便于作出判断和调整。

辅助电极8采用金属材料制成，例如钨、铜等。辅助电极8形成为细长杆状结构，当其与待加工工件10之间靠近至预设放电间隙时，其尖端能够进行放电。

请继续参阅图1，所述加工电源2设置于所述工作台1上；所述试验箱3设置于所述工作台1上，所述试验箱3内用于放置待加工工件10，所述待加工工件10用于与所述加工电源2的正极连接；所述辅助电极8设置于所述试验箱3内并与所述加工电源2的负极连接，所述辅助电极8与所述待加工工件10间隔相对布置；所述纳米颗粒混合系统6设置于所述试验箱3上并用于向所述待加工工件10的表面涂覆纳米混合胶体。

综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述低反射吸光微纳结构制备系统工作，对产品表面进行微纳结构制备时，先通过纳米颗粒混合系统6制备纳米混合胶体，之后将纳米混合胶体涂覆到待加工工件10表面；紧接着开启加工电源2，分别向辅助电极8和待加工工件10通电，此时辅助电极8与待加工工件10之间形成辅助电场，在电场作用下纳米颗粒便能够向工件表面(包括整个表面、局部区域或特定形状区域)实现定向沉积，进而沉积、固化形成所需的微纳结构。相较于传统的激光、电火花加工而言，本系统的加工过程不会产生热影响区，工件表面不会产生微裂纹，可大大保证工件加工稳定性和质量。

一实施例中，所述纳米颗粒混合系统6包括混合装置、与所述混合装置连通的稀释装置、与所述稀释装置连通的吸引装置及与所述吸引装置连通的引导管5，所述引导管5设置于所述待加工工件10的表面上方。混合装置可以实现相同纳米颗粒或者不同纳米颗粒或者纳米颗粒与其它聚合物胶体的充分混合，之后混合物进入稀释装置被稀释均匀，具备较佳的流动能力，最后进入吸引装置被送入引导管5，引导管5将纳米混合胶体均匀涂覆到待加工工件10上，形成可自备微纳结构的材料基体。

较佳地，一实施例中，所述引导管5面向所述待加工工件10的表面开设有多个间隔布置的出料孔，多个所述出料孔沿所述引导管5的轴向布置，所述引导管5布置于所述辅助电极8沿加工移动方向的下游。采用沿引导管5轴向布置的锁哥出料孔同时向待加工工件10出料，可保证纳米混合胶体更加均匀的摊铺在待加工工件10上，进而保证后续微纳结构的成型质量。加工时，随着引导管5的移动，其可以先在待加工工件10上涂覆纳米混合胶体，紧接着辅助电极8开始放电加工，由此可形成边涂覆边加工的状态，可保证加工连续性和加工效率。

需要说明的是，引导管5的长度应当不小于待加工工件10的宽度，以减少涂覆纳米混合胶体时引导管5的移动轨迹长度，降低系统的控制逻辑难度。

此外，为了保证辅助电极8安装牢固，同时方便对辅助电极8的位置进行调整，制备系统(为低反射率吸光微纳结构制备系统的简称，下同)还包括电极夹具，所述辅助电极8装夹固定于所述电极夹具上，所述电极夹具用于调整所述辅助电极8与所述待加工工件10的距离。

需要说明的是，电极夹具可采用现有技术中任何成熟的夹具设备。例如电极夹具包括复合气缸(即具备旋转和直线驱动动力)，与复合气缸连接的螺纹缩口以及锁紧螺母，辅助电极8插置在螺纹缩口中，锁紧螺母与螺纹缩口螺接后可将辅助电极8装夹牢固。

进一步地，一实施例中，制备系统还包括电极库，所述电极库内存纳有多根不同规格的所述辅助电极8，所述电极夹具能够从所述电极库内择一抓取任意一根所述辅助电极8。因而能够根据不同加工要求，在线切换不同辅助电极8，使不同辅助电极8预待加工工件10之间形成不同辅助电场，实现混合胶体中纳米颗粒的定向沉积。

请继续参阅图1，自备系统还包括机械手4，所述机械手4设置于所述试验箱3内并用于夹持固定所述待加工工件10。

具体而言，所述机械手4包括驱动座、设置于所述驱动座上的伸缩驱动件及与所述伸缩驱动件连接的柔性夹爪，所述柔性夹爪用于夹持固定所述待加工工件10。所述机械手4还包括旋转驱动件，所述旋转驱动件连接于所述伸缩驱动件与所述柔性夹爪之间。柔性夹爪能够夹持牢固待加工工件10，且可避免夹伤工件。试验室，根据加工需要，机械手4可驱动待加工工件10旋转运动和/或直线伸缩运动，如此能够配合辅助电极8完成特定部位或整个表面的加工。

请继续参阅图1，此外，制备系统还包括相互电连接的在线视频显微镜9和集成控制柜7，所述在线视频显微镜9设置于所述试验箱3内并用于实时监测加工工况。集成控制柜7可选布置在工作台1的右侧，其内部预设有使本制备系统能够自动化运行的控制程序，保证系统高效、可靠工作。例如，集成控制柜7通过与在线视频显微镜9连接，在线视频显微镜9能够实时对待加工工件10上的纳米颗粒或其他填充沉淀物的分布情况或位置精度进行检测，利于及时对试验参数等进行调整，以保证微纳结构的成型质量。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，制备系统还包括抽真空装置、辅助气体装置和温控装置，所述抽真空装置、所述辅助气体装置和所述温控装置分别与所述试验箱3连接；所述试验箱3为密闭箱体结构。集成控制柜7能够对抽真空装置、辅助气体装置和温控装置进行调控，以保证加工过程中试验箱3内部的试验环境温度、真空度等，以满足沉积完成后的纳米颗粒的固化需要。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。