專利名稱：一種多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進(jìn)材料及其微加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多層次非晶合金基微 結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
基于微納米尺度流體的反應(yīng)和檢測(cè)裝置不僅具有快速的反應(yīng)時(shí)間，精確的進(jìn)樣 量，小的體積操作單元，高的空間和時(shí)間分辨率；而且還能選擇性的對(duì)微納米材料和生 物分子進(jìn)行定向排列。由于具有和生物細(xì)胞器中類似的均一的熱傳遞和反應(yīng)環(huán)境，我們 可以對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行高度的控制。文獻(xiàn)1Song，Y. ； Kumar, C.S.S.R. ； Hormes, J.，Microfluidie Synthesis of Nanomaterials.Small 2008，4，(6)，698-711;文獻(xiàn)2
Park, J.I. ； Saffari, Α. ； Kumar, S. ； Gunther, Α. ； Kumacheva, E., Microfluidic synthesis of polymer and inorganic particulate materials.Annu.Rev.Mater.Res.2010, 40, 415-443.； 文獻(xiàn)3deMello， A.J., Control and detection of chemical reactions in microfluidic systems .Nature 2006, 442，(27)，394-402 中記載了微納流體裝置在設(shè)計(jì)、制 備和應(yīng)用上的發(fā)展，已經(jīng)將微納流體反應(yīng)器和芯片，從生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)的制藥業(yè)和生物醫(yī) 藥(藥物發(fā)現(xiàn)，藥物輸送和檢測(cè)，診斷設(shè)備)，拓展到工業(yè)應(yīng)用的各種反應(yīng)和分離過(guò)程基 元的組合合成工藝(如立體選擇性合成、納米材料的合成、快速原位化學(xué)分析和高通量 催化劑的篩選)。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一快速的低成本的制備微流體芯片及微結(jié)構(gòu)的方 法，獲得結(jié)構(gòu)合理、滿足使用環(huán)境的微流道和微結(jié)構(gòu)。從實(shí)際意義上來(lái)說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)“芯片實(shí)驗(yàn)室”，必須盡量將微型溫度控制器 (換熱器和T-感應(yīng)器)、微型壓力控制器、微流量控制器、微分離、微檢測(cè)器和其他微型 裝置集成在同一塊芯片上。因此必須實(shí)現(xiàn)對(duì)微結(jié)構(gòu)和微流道進(jìn)行多層次的集成，特別是 根據(jù)需要制備各層貫通型的多層次微結(jié)構(gòu)。但是，盡管我們可通過(guò)各類光刻技術(shù)制造出 各種平面形狀和單層的三維微結(jié)構(gòu)，使用各類當(dāng)前的曝光刻蝕工藝制備該類三維貫通的 微結(jié)構(gòu)不是一件很容易的工作，面臨著具大的挑戰(zhàn)。最近開(kāi)發(fā)的替代光刻的制造工藝， 通過(guò)在金屬和聚合物直接“刻寫(xiě)”的方式，仍然只能進(jìn)行單層平面制備，如文獻(xiàn)4
Lehmann, O.; Stuke, M., Laser-Driven Movement of Three-Dimensional Microstructures Generated by Laser Rapid Prototyping.Science 1995, 270., 1644-1646, 文 獻(xiàn)5
Song, Y.; Kumar, C.S.S.R. ; Hormes, J.， Fabrication of SU-8based microfluidic reactor on a PEEK substrate sealed by a " flexible semi-solid transfer' (FST) process.J.Micromech. Microeng2004, 14，932-940.中均記載了這些方法制備單層連通型的微結(jié)構(gòu)。往往可以 產(chǎn)生的是單層連通型的微結(jié)構(gòu)，通過(guò)三維顯微3D模式把二維模式轉(zhuǎn)換成三維模式的這 個(gè)想法，在圓柱對(duì)稱基板也是難以形成連通的多層次微流道的。因此目前的工藝失去了 在正常的平面芯片上建立復(fù)雜的多層三維微結(jié)構(gòu)的功能。另外為獲得多層三維立構(gòu)的微 結(jié)構(gòu)和微流道，其構(gòu)建材料也是非常重要的。與硅、玻璃或不銹鋼相比，基于非晶的聚 合物和金屬合金的微流道及微結(jié)構(gòu)器件是比較好的選擇。具不同力學(xué)性能和物化性能的聚合物種類和非晶金屬合金的選擇極其靈活多樣、制造成本低廉、易于超塑性加工成 型、加工精度可達(dá)到原子尺寸級(jí)別，可利用各類光刻技術(shù)以及微模壓、微注塑、微熱壓 等工藝對(duì)不同種類的非晶材料進(jìn)行加工。精心挑選的聚合物和和非晶金屬合金的制造過(guò) 程可以獲得商業(yè)可行的制備工藝，并將該類微裝置應(yīng)用到不同環(huán)境中。為了獲得更高 的使用溫度(如大于200°C )和高的抗腐蝕性能和導(dǎo)熱性，非晶金屬合金比傳統(tǒng)的熱塑 性聚合物更具優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，非晶合金的綜合力學(xué)性能比傳統(tǒng)的熱塑性聚合物和交聯(lián)的熱 固性光敏樹(shù)脂更優(yōu)異，如韌性和斷裂強(qiáng)度，更適合構(gòu)筑高強(qiáng)度堅(jiān)固的微流道和微結(jié)構(gòu)。 文獻(xiàn)6Lehmann, O.; Stuke, M., Laser-Driven Movement of Three-Dimensional Microstructures Generated by Laser Rapid Prototyping.Science 1995, 270., 1644—1646.文獻(xiàn)7Song, Y. ； Kumar, C.S.S.R. ; Hormes, J.，F(xiàn)abrication of SU-8based microfluidic reactor on a PEEK substrate sealed by a " flexible semi-solid transfer ' (FST) process. J.Micromech.Microeng 2004，14，932-940.中記載的當(dāng)前技術(shù)制備非晶合金基微流道及微 結(jié)構(gòu)基的器件，至少還有兩大問(wèn)題需要解決(1)多層次的三維微流道和微結(jié)構(gòu)可在不 同位置進(jìn)行自由地連接和封堵；(2)對(duì)大跨度(如大于400微米的寬度)低深度(小于20 微米的深度)的微流道和微結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行大面積嚴(yán)實(shí)密封。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備 方法，通過(guò)該方法制備的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的表面精度可達(dá)到亞納米精度要求， 并可在任何地方形成可貫通的微結(jié)構(gòu)，且力學(xué)和熱穩(wěn)定性檢測(cè)表明該多層次非晶合金基 微結(jié)構(gòu)可在700°C、500Mpa下安全使用。多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法具體步驟 如下本發(fā)明提出一種多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，具體制備過(guò)程如下步驟一制備第一層微結(jié)構(gòu)并充型通過(guò)微加工技術(shù)在基板上形成作為基層的具有多凹槽和多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微 結(jié)構(gòu)，利用液固相轉(zhuǎn)化技術(shù)，通過(guò)升溫液化將填料充滿第一層微結(jié)構(gòu)，并通過(guò)降溫固化 密實(shí)，形成充型的第一層微結(jié)構(gòu)；所述的基板材料為陶瓷、金屬、金屬合金或聚合物等多種材料。步驟二 制備第二層微結(jié)構(gòu)并充型(A)通過(guò)電鍍工藝或物理蒸汽氣相沉積技術(shù)，在充型的第一層微結(jié)構(gòu)的表面構(gòu) 筑非晶合金層，厚度為t，t取2 IOOOym之間；構(gòu)筑非晶合金層時(shí)可選擇的非晶合金為非晶鐵基合金、非晶鋁基合金、非晶鋯 基合金、非晶銅基合金、非晶稀土基合金、非晶鎳基合金或非晶鈦基合金等。(B)使用勻膠機(jī)在非晶合金層的表面旋涂一層光敏樹(shù)脂層，厚度為2 10 μ m， 并在80 110°C下烘5 20秒。(C)將掩模板置于光敏樹(shù)脂層的表面，在波長(zhǎng)為240nm 340nm光波范圍內(nèi)曝 光3 50秒后，移走掩模板，并在80 120°C下烘5 30秒，然后用光敏樹(shù)脂顯影液將 需洗掉的光敏樹(shù)脂洗掉，暴露出非晶合金層；(D)用非晶合金刻蝕液將暴露的非晶合金層從上到下刻蝕去除，刻蝕的深度為非晶合金層的厚度t，(其中t為2 1000 μ m)，形成具有多凹槽結(jié)構(gòu)的非晶合金層，非 晶合金層刻蝕的各個(gè)凹槽的刻蝕深度相同，被光敏樹(shù)脂覆蓋的非晶合金層被保留下來(lái)。(E)將未被曝光的光敏樹(shù)脂層通過(guò)光敏樹(shù)脂顯影液全部洗脫去除，形成具有多凹 槽結(jié)構(gòu)的非晶合金層，構(gòu)成的第二層微結(jié)構(gòu)，各凹槽位置形狀由所采用的掩模板決定， 可以根據(jù)所需微結(jié)構(gòu)的尺寸選擇特定形狀和尺寸的掩模板。(F)通過(guò)液固相轉(zhuǎn)變技術(shù)向第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)使用填料充型，通過(guò)升溫液化將填料 充滿第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)，并通過(guò)降溫固化密實(shí)，形成充型的第二層微結(jié)構(gòu)，所用填料與步 驟一和步驟A中的填料均相同。步驟三判斷微結(jié)構(gòu)的層數(shù)是否達(dá)到制備所需多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的層 數(shù)，如未達(dá)到層數(shù)要求，重復(fù)步驟二，直至達(dá)到層數(shù)要求。重復(fù)步驟二的制備過(guò)程時(shí)均使用相同的非晶合金制備各層非晶合金層，并使用 相同的填料充型，同時(shí)保證每層所有凹槽之間貫通，以使制備得到的充型的多層次非晶 合金基微結(jié)構(gòu)中的填料最終能夠被順利移走。步驟四去除填料將充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)升溫到所用填料的熔點(diǎn)溫度以上，使用壓縮 空氣吹除的方法吹出填料，然后降溫到室溫；優(yōu)選的，當(dāng)充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)內(nèi)所使用的填料為可溶于某種溶劑 如水、稀酸或有機(jī)溶劑等的填料，將充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)溶于相應(yīng)的溶劑 中，使填料溶解后洗脫去除。所述的步驟三完成后，還可以增加制備密封層的制備步驟，具體為采用相同 的非晶合金，通過(guò)物理蒸汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝，在充型的多層次非晶合金基微結(jié) 構(gòu)的表面最后一層微結(jié)構(gòu)上沉積一層厚度為1 2 μ m的非晶合金層作為密封層，為增強(qiáng) 該密封層的力學(xué)性能，可進(jìn)一步通過(guò)電鍍方法將該密封層增厚，使厚度達(dá)到ΙΟΟΟμιη以 上，最終得到封閉的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)。如無(wú)該中間步驟，最終制備的多層次非 晶合金基微結(jié)構(gòu)是開(kāi)放型的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明提出的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，在第一層微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 上，制備更高一層次微結(jié)構(gòu)時(shí)，可通過(guò)溫度高低或溶劑調(diào)節(jié)填料的液固相轉(zhuǎn)化，通過(guò)升 溫將填料液化或者溶解在溶劑中形成液體，充滿該層微結(jié)構(gòu)內(nèi)，降溫固化形成有著圖案 結(jié)構(gòu)的均一的固體表面，以此為基板，在該層上構(gòu)筑更多多層次的三維結(jié)構(gòu)的非晶合金 基微結(jié)構(gòu)。2、本發(fā)明提出的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法制備的非晶合金基微結(jié)構(gòu) 的相鄰兩個(gè)層在500Mpa的靜壓力經(jīng)過(guò)24小時(shí)試壓，不產(chǎn)生分層。3、本發(fā)明提出的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法制備的非晶合金基微結(jié)構(gòu) 的200°C以上的操作溫度下可安全使用，聚合物材料的微結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到。4、本發(fā)明提出的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法制備的非晶合金基微結(jié)構(gòu) 的表面精度可達(dá)到亞納米精度要求，并可以制備密封深度非常淺的不超過(guò)10 μ m的微通 道，構(gòu)建非常淺的微通道。5、本發(fā)明提出的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法制備的非晶合金基微結(jié)構(gòu)的可在任何地方形成可貫通的微結(jié)構(gòu)，且力學(xué)和熱穩(wěn)定性檢測(cè)表明該非晶合金基微結(jié)構(gòu) 可在700°C、500Mpa下安全使用。


圖1
圖2
圖3
圖4
圖5
圖6變的關(guān)系圖。
本發(fā)明提供的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)制備方法流程本發(fā)明提供的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備工藝過(guò)程示意本發(fā)明提供的密封的雙層非晶鋁基合金基微結(jié)構(gòu)的形貌本發(fā)明提供的三層非晶鋯基合金微結(jié)構(gòu)的形貌本發(fā)明提供的三層非晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)的形貌本發(fā)明提供的密封的雙層非晶鋁基合金基微結(jié)構(gòu)的300°C時(shí)的拉壓強(qiáng)-應(yīng)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提出一種多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，如圖1和圖2所示，具體 制備過(guò)程如下步驟一制備第一層微結(jié)構(gòu)并充型通過(guò)微加工技術(shù)在基板上形成作為基層的具有多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié) 構(gòu)，利用液固相轉(zhuǎn)化技術(shù)，通過(guò)升溫液化將填料充滿第一層微結(jié)構(gòu)，并通過(guò)降溫固化密 實(shí)，形成充型的第一層微結(jié)構(gòu)，如圖2中A1所示；所述的基板材料為陶瓷、金屬、金屬合金或聚合物，基板優(yōu)選為銅板、鋁板、 不銹鋼板、鋁合金板、鈦合金板、高溫合金GH4169板或高溫合金GH3128板。所述的 基板材料為金屬或金屬合金時(shí)，填料一般選擇低熔點(diǎn)的聚合物或者熔點(diǎn)遠(yuǎn)小于基板熔點(diǎn) 的金屬或金屬合金材料。所述的基板材料為聚合物時(shí)，選取玻璃化溫度在120°C以上的聚合物，一般不易 溶于水、酸或其他有機(jī)溶劑，且所選取的聚合物與填料的成分不同。步驟二 制備第二層微結(jié)構(gòu)并充型(A)先采用物理蒸汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝沉積非晶合金層；采用物理蒸汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝在第一層微結(jié)構(gòu)上沉積非晶合金層，厚 度為t，t取2 ΙΟΟΟμιη。優(yōu)選的，當(dāng)需要非晶合金層厚度大于2μιη時(shí)，先采用物理 氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝預(yù)沉積厚度為0.5 1 μ m的非晶合金層，然后再在此基礎(chǔ)上再 采用電鍍工藝?yán)^續(xù)沉積非晶合金層，直至非晶合金層厚度t為2 ΙΟΟΟμιη，如圖2中A2 所示。構(gòu)筑非晶合金層時(shí)使用的非晶合金為非晶鐵基合金、非晶鋁基合金、非晶鋯基 合金、非晶銅基合金、非晶稀土基合金、非晶鎳基合金或非晶鈦基合金。優(yōu)選的非晶鋁基合金為Al85NixYy, x+y =15，χ = 0.1-14.9 ；優(yōu)選的 非晶鋯基合金為Zr5tlAlxNi4ciCuy, x+y = 10, χ = 0.1-4.9 ；優(yōu)選的非晶鐵基合 金為 Fe5tlAlxNi2tlCuySi5B3C2, x+y = 20，χ = 0.1-14.9 ；優(yōu)選的非晶鈦基合金為 Ti70ZrxNb5CuySi2B2C1, x+y = 20，χ = 0.1—19.9。
(B)使用勻膠機(jī)在非晶合金層的表面旋涂一層光敏樹(shù)脂層，厚度為2 10 μ m， 并在80 110°C下烘5 20秒，如圖2中B所示。(C)將掩模板置于光敏樹(shù)脂層，在波長(zhǎng)為240nm 340nm光波范圍內(nèi)曝光3 50秒后，移走掩模板，并在80 120°C下烘5-30秒，然后用光敏樹(shù)脂顯影液將曝光的光 敏樹(shù)脂洗掉，暴露出內(nèi)部的非晶合金層，如圖2中C所示。當(dāng)所述的光敏樹(shù)脂為正膠光敏樹(shù)脂時(shí)，如S1816光敏樹(shù)脂，光敏樹(shù)脂顯影液選 擇MF-321顯影液，并在MF-321顯影液清洗后用丙酮清洗；當(dāng)所述的光敏樹(shù)脂為反膠光 敏樹(shù)脂時(shí)，如SU-8光敏樹(shù)脂，光敏樹(shù)脂顯影液選擇PG顯影液，并在PG顯影液清洗后 用SU-8清洗液在80°C時(shí)清洗。(D)用非晶合金刻蝕液將暴露出的內(nèi)部的非晶合金層從上到下刻蝕去除，刻蝕 的深度為2 1000 μ m，非晶合金層的需刻蝕的各個(gè)位置的刻蝕深度相同，為非晶合金層 的厚度t，而被光敏樹(shù)脂覆蓋的非晶合金層被保留下來(lái)，如圖2中D所示。當(dāng)非晶合金為非晶鐵基合金、非晶鋁基合金、非晶稀土基合金或非晶鎳基合金 時(shí)，非晶合金刻蝕液選擇Cr_7S刻蝕液刻蝕；當(dāng)非晶合金為非晶鋯基合金、非晶銅基合 金或非晶鈦基合金時(shí)，非晶合金刻蝕液為濃度比為0.3mol/L硫酸和0.5mol/L的磷酸混合 液。(E)將殘留的未被曝光去除的光敏樹(shù)脂層通過(guò)光敏樹(shù)脂顯影液全部洗脫去除，形 成具有多凹槽結(jié)構(gòu)的非晶合金層構(gòu)成的第二層微結(jié)構(gòu)；第二層微結(jié)構(gòu)的各個(gè)位置形成的 凹槽的表面長(zhǎng)度和寬度由所采用的掩模板決定，可以根據(jù)所需微結(jié)構(gòu)的尺寸選擇特定形 狀和尺寸的掩模板，如圖2中E所示。(F)通過(guò)液固相轉(zhuǎn)變技術(shù)向第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)使用填料充型，通過(guò)升溫液化將填料 充滿第二層微結(jié)構(gòu)的各個(gè)凹槽內(nèi)，并通過(guò)降溫固化密實(shí)，形成充型的第二層微結(jié)構(gòu)，所 用填料與步驟一和步驟A中的填料相同，如圖2中F所示。步驟三判斷微結(jié)構(gòu)的層數(shù)是否達(dá)到制備所需多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的層 數(shù)，如未達(dá)到層數(shù)要求，重復(fù)步驟二，直至達(dá)到層數(shù)要求。重復(fù)步驟二制備時(shí)，使用相同的非晶合金制備各層微結(jié)構(gòu)，并使用相同的填料 充型，同時(shí)保證每層所有各個(gè)凹槽之間貫通，以使制備得到的充型的多層次非晶合金基 微結(jié)構(gòu)中的填料最終能夠被順利移走。步驟四去除填料充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)內(nèi)所使用的填料為能夠液化的填料，將充型的 多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)升溫到所用填料的熔點(diǎn)溫度以上，吹出填料，從第一層微結(jié)構(gòu) 的多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)其中的一個(gè)通孔向微結(jié)構(gòu)的內(nèi)部吹入壓縮空氣，由于微結(jié)構(gòu)內(nèi)部每 層微結(jié)構(gòu)的各個(gè)凹槽均是貫通的，壓縮空氣流經(jīng)各層微結(jié)構(gòu)后，從第一層微結(jié)構(gòu)的其他 通孔中吹出，使填料全部去除，并將去除填料的微結(jié)構(gòu)降溫到室溫。優(yōu)選的，當(dāng)充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)內(nèi)所使用的填料為可溶于某種溶劑 如水、稀酸或有機(jī)溶劑等的填料，采用將充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)溶于相應(yīng)的溶 劑中，使填料溶解后洗脫去除。所述的步驟三完成后，采用與步驟二中相同的非晶合金，可以根據(jù)實(shí)際需要增 加一步制備密封層的步驟，如圖2中的h和i所示，具體為通過(guò)物理蒸汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝，在充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的表面最后一層微結(jié)構(gòu)上沉積一層厚 度為1 2μιη的非晶合金層作為密封層，為增強(qiáng)該密封層的力學(xué)性能，可進(jìn)一步通過(guò)電 鍍方法將該密封層增厚，使厚度達(dá)到1000 μ m以上，最終得到封閉的多層次非晶合金基 微結(jié)構(gòu)。如無(wú)該增加制備密封層的步驟，最終制備的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)是開(kāi)放型 的。所述的填料為聚合物、熔點(diǎn)小于1000°C的金屬或熔點(diǎn)小于1000°C的金屬金屬合 金。所述的聚合物在一定真空度下(I(T5Pa)和常溫下為固且揮發(fā)度低，并溶于溫度大于 70°C的熱水、稀酸(如10%鹽酸)或有機(jī)溶劑(如四氫呋喃、二甲苯)，具體包括高熔 點(diǎn)石蠟(熔點(diǎn)大于等于50°C)、聚乙二醇(聚合度不小于600)、聚乙烯醇(PVA，分子量 不小于20000)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP，熔點(diǎn)大于50°C )，聚丙烯酸(熔點(diǎn)大于50°C )， 熔點(diǎn)大于50°C的聚丙烯酰胺以及其它的熔點(diǎn)大于50°C或可溶于溫度大于70°C的熱水的聚 合物。所述的熔點(diǎn)小于1000°C金屬優(yōu)選為熔點(diǎn)小于500°C的金屬，且優(yōu)選為鉛(熔點(diǎn)為 327.50C 錫(231.9°C)、鋅(419.5°C )、銻、鉍、汞、鎘、鎵、銦或銀；所述的熔點(diǎn)小 于1000°C的金屬合金，優(yōu)選為熔點(diǎn)小于500°C的金屬合金，且優(yōu)選為鉛、錫、鋅、銻、 鉍、汞、鎘、鎵、銦或銀中兩種以上形成的金屬合金，如Ga^AguSn^制備多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)時(shí)，各層微結(jié)構(gòu)在制備過(guò)程中所用的掩模板可以 是相同的，也可以是不同的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，制備各層微結(jié)構(gòu)時(shí)，孔徑大小不同的掩模板 交替使用，便于填料的充型與去除。實(shí)施例1采用物理蒸汽氣相沉積技術(shù)制備單層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)，具體步驟如下步驟一制備第一層微結(jié)構(gòu)并充型通過(guò)微加工技術(shù)在銅板上形成具有多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，利用液 固相轉(zhuǎn)化技術(shù)，采用填料——金屬錫，通過(guò)升溫液化的方法將填料——金屬錫充滿第一 層微結(jié)構(gòu)，并通過(guò)降溫固化密實(shí)，形成充型的第一層微結(jié)構(gòu)。步驟二 制備第二層微結(jié)構(gòu)并充型(A)通過(guò)物理蒸汽氣相沉積技術(shù)，在充型的第一層微結(jié)構(gòu)的上表面構(gòu)筑非晶鋁 基合金層厚度為40μιη;制備非晶鋁基合金層時(shí)選擇的非晶鋁基合金為Al85NixYy, x+y = 15，χ = 0.1-14.9。(B)使用勻膠機(jī)，在非晶鋁基合金層的上表面旋涂一層S1816光敏樹(shù)脂層，厚度 為2μιη，并在80°C下烘5秒。(C)將掩模板置于光敏樹(shù)脂層上曝光在波長(zhǎng)為240nm光波范圍內(nèi)曝光3秒后， 移走掩模板，并在80°C溫度下烘5秒，然后用光敏樹(shù)脂顯影液——MF-321顯影液將經(jīng)曝 光后光敏樹(shù)脂洗掉，并用丙酮清洗，暴露出非晶鋁基合金層。(D)用非晶合金刻蝕液——Cr-7S刻蝕液將暴露的非晶鋁基合金層從上到下刻蝕 去除，刻蝕的深度為40 μ m，被光敏樹(shù)脂覆蓋的非晶鋁基合金層被保留下來(lái)。(E)將殘留的未被曝光去除的光敏樹(shù)脂層通過(guò)光敏樹(shù)脂顯影液全部洗脫去除，形 成具有多凹槽結(jié)構(gòu)的由非晶合金層構(gòu)成的第二層微結(jié)構(gòu)。(F)通過(guò)液固相轉(zhuǎn)變技術(shù)向第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)充型，通過(guò)升溫液化將金屬錫充滿第 二層微結(jié)構(gòu)的凹槽內(nèi)，并通過(guò)降溫固化密實(shí)，形成充型的第二層微結(jié)構(gòu)。
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步驟三在制備得到的充型的第二層微結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行密封如圖2中h位置 所示，通過(guò)物理蒸汽氣相沉積方法，在第二層微結(jié)構(gòu)的表面制備一層厚度為40μιη的 非晶鋁基合金層作為密封層，制備時(shí)仍選擇非晶鋁基合金為Al85NixYy, x+y = 15, χ = 0.1-14.9 ；即得到密封的充型的雙層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)。步驟四去除填料將充型的雙層非晶鋁基合金基微結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬錫通過(guò)升溫到240°C液化(金屬錫 的熔點(diǎn)溫度為231.9°C)，如圖2中的i位置所示，使用壓縮空氣吹除的方法吹出填料，再 冷卻到室溫。將制備得到的密封的雙層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描電鏡觀察，如圖3所 示，其中a層為第一層微結(jié)構(gòu)，b層為第二層多凹槽微結(jié)構(gòu)，凹槽寬為80μιη，深為 40 μ m, c層為密封層。從圖3中還可以看出制備的雙層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)的流道壁非 常陡直，說(shuō)明通過(guò)液固相轉(zhuǎn)化技術(shù)，充型的填料在制備過(guò)程中可以對(duì)雙層非晶鋁基合金 微結(jié)構(gòu)的形狀進(jìn)行保護(hù)，填料經(jīng)高溫液化后，通過(guò)高壓空氣吹干凈；同時(shí)密封層、第一 層微結(jié)構(gòu)以及第2層微結(jié)構(gòu)之間基本沒(méi)有明顯的界面，說(shuō)明本發(fā)明提供的多層次非晶合 金基微結(jié)構(gòu)的制備方法可以將各層結(jié)構(gòu)制成一體，層間的結(jié)合自然很牢固。將制備得到的雙層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)300°C下進(jìn)行的結(jié)合牢度測(cè)試，通過(guò)在微 結(jié)構(gòu)內(nèi)液壓方式測(cè)定該微結(jié)構(gòu)的變形量和拉伸強(qiáng)度的關(guān)系，測(cè)試結(jié)果如圖6所示，該雙 層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)的拉伸屈服強(qiáng)度可達(dá)700MPa，此時(shí)的變形量為4.6%，說(shuō)明該雙 層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)在300°C溫度下與高強(qiáng)鋁本體在室溫下的拉伸強(qiáng)度相當(dāng)，該雙層非 晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)在300°C高溫下具有很好的強(qiáng)度和韌性。實(shí)施例2實(shí)施例1的步驟一中的基板更換為不銹鋼板(316不銹鋼)，并將實(shí)施例1各步驟 中充型時(shí)使用的填料更換為溶于熱水的分子量為3000的聚乙烯醇，并將步驟四去除填料 的過(guò)程改為將充型的雙層非晶鋁基合金基微結(jié)構(gòu)的置于溫度為100°C的熱水中，回流2 小時(shí)，并反復(fù)2次，使聚乙烯醇溶解，并清洗干凈，獲得密封的雙層非晶鋁基合金微結(jié) 構(gòu)。剩余其他的制備過(guò)程與實(shí)施例1的制備過(guò)程完全相同，最終制備得到雙層非晶鋁基 合金基微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例3將實(shí)施例1的步驟一中的基板更換為不銹鋼板(314不銹鋼)，在該不銹鋼板 (314不銹鋼)上形成具有多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，并將實(shí)施例1各步驟在充型 時(shí)使用的填料更換為熔點(diǎn)為183°C的錫鉛合金——Sn60Pb40,同時(shí)將步驟四中去除填料時(shí) 的升溫溫度改為升溫至190°C，其他具體的制備過(guò)程與實(shí)施例1的制備過(guò)程完全相同，最 終制備得到雙層非晶鋁基合金基微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例4實(shí)施例1的步驟一中的基板更換為鋁板，在該鋁板上形成具有多凹槽多通孔結(jié) 構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，并將實(shí)施例1各步驟在充型時(shí)使用的填料更換為溶于水的聚合度為 6000的聚乙二醇，并將步驟四去除填料過(guò)程更改為將充型的雙層非晶鋁基合金基微結(jié) 構(gòu)內(nèi)的置于溫度為100°C的熱水中，回流2小時(shí)，并反復(fù)3次，使聚乙二醇溶解，并清洗 干凈，獲得密封的雙層非晶鋁基合金微結(jié)構(gòu)。其他具體的制備過(guò)程與實(shí)施例1的制備過(guò)程完全相同，最終制備得到雙層非晶鋁基合金基微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例5將實(shí)施例1的步驟一中的基板更換為鋁合金板——2024鋁合金板，在該鋁合金 板上形成具有多凹槽結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，并將實(shí)施例1各步驟中充型時(shí)使用的填料更 換為熔點(diǎn)50°C的石蠟，并將步驟四去除填料時(shí)的升溫溫度修改為升溫至60°C。其他具體 的制備過(guò)程與實(shí)施例1的制備過(guò)程相同，最終制備得到雙層非晶鋁基合金基微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例6步驟一制備第一層微結(jié)構(gòu)并充型通過(guò)微加工技術(shù)在鈦合金板，成分為Ti-6A1_4V(TC4)上形成具有著多凹槽多通 孔的第一層微結(jié)構(gòu)，利用液固相轉(zhuǎn)化技術(shù)，采用填料錫銀合金——Sn96.5Ag3.5,通過(guò)升 溫液化的方法充滿基層微結(jié)構(gòu)中，并通過(guò)降溫固化密實(shí)，形成充型的基層微結(jié)構(gòu)，如圖2 中的A1所示。步驟二 制備第二層微結(jié)構(gòu)并充型(A)通過(guò)電鍍工藝與物理蒸汽氣相沉積技術(shù)結(jié)合的方法，在充型的基層微結(jié)構(gòu) 的上表面構(gòu)筑非晶鋯基合金層，厚度為150μιη;制備非晶鋯基合金層時(shí)選用非晶鋯基合 金Zr50AlxNi40Cuy(x+y =10，χ = 0.1-4.9)，如圖 2 中的 A2 所示。先采用用物理蒸汽氣相沉積技術(shù)沉積厚度為Iym非晶合金層，剩余的厚度即 149 μ m的厚度采用電鍍工藝?yán)^續(xù)沉積。(B)使用勻膠機(jī)，在非晶合金層的上表面旋涂一層S1816光敏樹(shù)脂層，厚度為 10 μ m，并在110°C下烘20秒，如圖2中的B所示。(C)將掩模板的置于光敏樹(shù)脂層上曝光在波長(zhǎng)為340nm光波范圍內(nèi)曝光50秒 后，移走掩模板，并在120°C下烘30秒，然后用光敏樹(shù)脂顯影液——MF-321顯影液，將 需洗掉的光敏樹(shù)脂洗掉，使未被掩模板遮蓋的暴露的光敏樹(shù)脂層向下的結(jié)構(gòu)被光刻掉， 暴露出內(nèi)部的非晶合金層，如圖2中的C所示。(D)用非晶合金刻蝕液——濃度比為0.3mol/L硫酸和0.5mol/L的磷酸混合液， 將暴露的未被光敏樹(shù)脂層覆蓋的非晶合金層從上到下刻蝕去除，刻蝕的深度為150 μ m， 相同層的各個(gè)暴露的未被光敏樹(shù)脂層覆蓋的非晶合金層的各個(gè)位置的刻蝕深度相同，而 被光敏樹(shù)脂覆蓋的非晶合金層被保留下來(lái)，如圖2中的D所示。(E)將殘留的未被曝光去除的光敏樹(shù)脂層通過(guò)光敏樹(shù)脂顯影液全部洗脫去除，形 成具有多凹槽結(jié)構(gòu)的非晶合金層構(gòu)成的第二層微結(jié)構(gòu)，如圖2中的E所示。(F)通過(guò)液固相轉(zhuǎn)變技術(shù)向第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)用填料錫銀合金——Sn96.5Ag3.5充 型，通過(guò)升溫液化將錫銀合金——Sn96.5Ag3.5充滿第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)，并通過(guò)降溫固化密 實(shí)，形成充型的第二層微結(jié)構(gòu)，如圖2中的F所示。步驟三重復(fù)步驟二的過(guò)程一次，如圖2中的a_f所示，制備充型的三層非晶鋯 基合金微結(jié)構(gòu)，達(dá)到所需的制備層數(shù)，且保證制備的充型的三層非晶鋯基合金基微結(jié)構(gòu) 的每個(gè)凹槽之間貫通，以保證充型的三層非晶鋯基合金微結(jié)構(gòu)中的填料錫銀合金—— Sn96.5Ag3.5最終能夠被順利移走。步驟四去除填料；將充型的三層非晶鋯基合金微結(jié)構(gòu)升溫至300°C，使填料錫銀合金——Sn96.5Ag3.5熔化，采用壓縮空氣吹除的方法吹出，再冷卻到室溫。將制備得到的三層非晶鋯基合金微結(jié)構(gòu)利用掃描電鏡觀察。如圖4所示，可以 看出該微結(jié)構(gòu)由三層微結(jié)構(gòu)構(gòu)成，最下面的a層為第一層微結(jié)構(gòu)，為銅板形成的基層結(jié) 構(gòu)，厚度約50μιη，中間的b層為第二層微結(jié)構(gòu)，具有大跨度的空腔，空腔的長(zhǎng)度約為 1300 μ m，深度約為200 μ m，可用作液料混合室或料液儲(chǔ)腔，該空腔與其上的第三層微 結(jié)構(gòu)，即圖3中的c層貫通，可進(jìn)行物質(zhì)交換。并且從圖4的斷面結(jié)構(gòu)還可以看出，各 層微結(jié)構(gòu)的結(jié)合處沒(méi)有明顯的界面層存在，說(shuō)明本實(shí)施例中制備的三層非晶鋯基合金微 結(jié)構(gòu)類似一個(gè)整體鑄造出來(lái)的結(jié)構(gòu)，各層之間的結(jié)合牢度自然和本體合金的本征強(qiáng)度一 致。實(shí)施例7將實(shí)施例6的步驟一中的基板更換為鈦合金板，成分為Ti-5Al_2.5Sn(TA7)，在 該鈦合金(Ti-5Al-2.5Sn(TA7))的基板上形成具有多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，并 將實(shí)例6各個(gè)步驟在充型時(shí)使用的填料更換為熔點(diǎn)為70°C的石蠟，并將步驟四中去除填 料時(shí)的升高溫度修改為升溫至70°C上，其他具體的制備過(guò)程與實(shí)施例6完全相同，最終 制備出三層非晶鋯基合金微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例8將實(shí)例6的各個(gè)步驟中充型時(shí)所使用的填料更換為熔點(diǎn)50°C的聚丙烯酸，并將 步驟四中去除填料過(guò)程升溫溫度修改升溫至60°C，其他具體的制備過(guò)程與實(shí)施例6相 同，最終制備出三層非晶鋯基合金微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例9將實(shí)例6各個(gè)步驟中充型時(shí)使用的填料換成熔點(diǎn)為80°C的聚丙烯酰胺，并將步 驟四中去除填料過(guò)程升溫溫度修改為升溫至90°C，其他具體的制備過(guò)程與實(shí)施例6相 同，最終制備出三層非晶鋯基合金微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例10步驟一制備具有第一層微結(jié)構(gòu)并充型通過(guò)微加工技術(shù)在合金高溫合金(GH4169)上形成具有多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)第一 層微結(jié)構(gòu)，利用液固相轉(zhuǎn)化技術(shù)，充型時(shí)的填料選擇熔點(diǎn)230.5°C的Sn4tlBi45Ag2ZniciLa3合 金，通過(guò)升溫液化的方法將該Sn4tlBi45Ag2ZniciLa3合金充滿基層微結(jié)構(gòu)中，并通過(guò)降溫固 化密實(shí)，形成充型的第一層微結(jié)構(gòu)。步驟二 制備第二層微結(jié)構(gòu)并充型(A)通過(guò)電鍍工藝，在充型的第一層微結(jié)構(gòu)的上表面構(gòu)筑非晶鐵基合金層，厚 度為20 μ m ；制備非晶鐵基合金層時(shí)選用非晶鐵基合金——Fe50AlxNi20CuySi5B3C2, x+y = 20, χ = 0.1-14.9。(B)使用勻膠機(jī)，在非晶合金層的上表面旋涂一層S1816光敏樹(shù)脂層，厚度為 5μιη,并在110°C下烘20秒。(C)將掩模板的置于光敏樹(shù)脂層上曝光在波長(zhǎng)為340nm光波范圍內(nèi)曝光50秒 后，移走掩模板，并在120°C下烘30秒，然后用光敏樹(shù)脂顯影液——MF-321顯影液，將 需洗掉的光敏樹(shù)脂洗掉，使未被掩模板遮蓋的暴露的光敏樹(shù)脂層向下的結(jié)構(gòu)被光刻掉， 暴露出內(nèi)部的非晶合金層。
12
(D)用非晶合金刻蝕液——Cr_7S刻蝕液將暴露的未被光敏樹(shù)脂層覆蓋的非晶合 金層從上到下刻蝕去除，刻蝕的深度為150 μ m，相同層的各個(gè)暴露的未被光敏樹(shù)脂層覆 蓋的非晶合金層的各個(gè)凹槽的刻蝕深度相同，而被光敏樹(shù)脂覆蓋的非晶合金層被保留下來(lái)。(E)將殘留的未被曝光去除的光敏樹(shù)脂層通過(guò)光敏樹(shù)脂顯影液全部洗脫去除，形 成具有多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的非晶合金層構(gòu)成的第二層微結(jié)構(gòu)。(F)通過(guò)液固相轉(zhuǎn)變技術(shù)向第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)采用與步驟一中相同的填 料Sn4tlBi45Ag2ZniciLa3合金進(jìn)行充型，通過(guò)升溫液化將填料鐵基非晶合金—— Fe50AlxNixCuySi5B3C2, x+y = 20, χ = 0.1-14.9充滿第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)，并通過(guò)降溫固化密 實(shí)，形成充型的第二層微結(jié)構(gòu)。步驟三重復(fù)步驟二的過(guò)程一次，制備第三層微結(jié)構(gòu)并充型，達(dá)到所需的制備 層數(shù)，得到三層非晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)，并保證各層微結(jié)構(gòu)各個(gè)凹槽之間貫通，使填料能 夠被順利移走。步驟四去除填料將充型的三層非晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)升溫至300°C，使填料Sn4ciBi45Ag2ZniciLa3合金 熔化，采用壓縮空氣吹除的方法吹出，再冷卻到室溫。制備得到的三層非晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)如圖5所示，圖中的a層為第一層微結(jié)構(gòu)， b層微第二層微結(jié)構(gòu)，該層具有長(zhǎng)100 μ m、深40 μ m左右的微流道；c層微第三層微結(jié) 構(gòu)，具有兩個(gè)寬30 μ m、深200 μ m的微通道，并與第二層微結(jié)構(gòu)貫通。圖5中還可以 看出各層微結(jié)構(gòu)的結(jié)合處基本無(wú)明顯的界面層存在，說(shuō)明本發(fā)明的提供的三層非晶鐵基 合金微結(jié)構(gòu)可以達(dá)到類似一個(gè)整體鑄造出來(lái)的結(jié)構(gòu)形，各層的結(jié)合牢度自然和本體合金 的本征強(qiáng)度一致。實(shí)施例11將實(shí)施例10步驟一中的基板更換為高溫合金——GH3128,在該基板上形成具有 多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，并將實(shí)例10中的各個(gè)步驟中使用的充型填料換成熔 點(diǎn)為200°C的錫銻合金——Sn96Sb2Ag1Zn1,并將步驟四中去除填料時(shí)的升溫至300°C改為 升溫至210°C，其他具體的制備過(guò)程與實(shí)施例10完全相同。制備出三層非晶鐵基合金微 結(jié)構(gòu)。將該三層非晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)在700°C下進(jìn)行的結(jié)合牢度測(cè)試，通過(guò)在微結(jié)構(gòu)內(nèi) 液壓方式測(cè)定該三層非晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)的變形量和御用壓力的關(guān)系，測(cè)試后發(fā)現(xiàn)該三 層非晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)的屈服強(qiáng)度可達(dá)550MPa，此時(shí)的變形量為3.1%，說(shuō)明該三層非 晶鐵基合金微結(jié)構(gòu)在700°C高溫下具有很好的強(qiáng)度和韌性。實(shí)施例12將實(shí)施例10步驟一中的基板更換為高溫合金(GH2302)，在該基板上形成具有 多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，并將實(shí)例10的各個(gè)步驟中充型時(shí)使用的填料更換為 熔點(diǎn)為50°c的鎵銀錫合金——Ga95.0AgL5Sn3.5,并將步驟四中去除填料時(shí)的升溫至70°C以 上。其他具體的制備過(guò)程與實(shí)施例10的制備過(guò)程完全相同，最終制備出三層非晶鐵基合 金微結(jié)構(gòu)。實(shí)施例13
將實(shí)施例10步驟一中的基板更換為高溫合金(GH2130)，在該基板上形成具有 多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，將實(shí)施例10的步驟二的步驟A中制備非晶合金層時(shí) 使用的非晶合金采用非晶鈦基合金——Ti70ZrxNb5CuySi2B2C1, x+y = 20, χ = 0.1-19.9， 相應(yīng)的步驟二中步驟D進(jìn)行非晶合金刻蝕時(shí)非晶合金刻蝕液選擇濃度比為0.3mol/L硫酸 和0.5mol/L的磷酸混合液，并將整個(gè)步驟二的過(guò)程重復(fù)三次，其他制備過(guò)程與實(shí)施例10 中的制備過(guò)程完全相同，如圖2中的g所示，最終制備五層非晶鈦基合金微結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟步驟一制備第一層微結(jié)構(gòu)并充型；通過(guò)微加工技術(shù)在基板上形成具有多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)，利用液固相 轉(zhuǎn)化技術(shù)，將填料充滿第一層微結(jié)構(gòu)中，形成充型的第一層微結(jié)構(gòu)；步驟二制備第二層微結(jié)構(gòu)并充型；A通過(guò)電鍍工藝或物理蒸汽氣相沉積技術(shù)，在充型的第一層微結(jié)構(gòu)的表面構(gòu)筑非 晶合金層，厚度為t，t取2 IOOOym ；B使用勻膠機(jī)在非晶合金層的表面旋涂一層光敏樹(shù)脂層，厚度為2 ΙΟμιη;C 將掩模板置于光敏樹(shù)脂層上，曝光后，移走掩模板，用光敏樹(shù)脂顯影液清洗， 使被曝光的光敏樹(shù)脂層向下的結(jié)構(gòu)去除，暴露出內(nèi)部的非晶合金層；D用非晶合金刻蝕液將暴露的非晶合金層從上到下刻蝕去除，刻蝕的深度為t;E將未被曝光去除的光敏樹(shù)脂層通過(guò)光敏樹(shù)脂顯影液全部洗脫去除，形成具有多凹 槽結(jié)構(gòu)的由非晶合金層構(gòu)成的第二層微結(jié)構(gòu)；F通過(guò)液固相轉(zhuǎn)變技術(shù)向第二層微結(jié)構(gòu)內(nèi)使用填料充型，形成充型的第二層微結(jié)構(gòu)；步驟三判斷微結(jié)構(gòu)的層數(shù)是否達(dá)到制備所需多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的層數(shù)，當(dāng) 未達(dá)到層數(shù)要求，重復(fù)步驟二，直至達(dá)到層數(shù)要求，并使每層微結(jié)構(gòu)的各個(gè)凹槽之間相 互貫通；步驟四去除填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的步驟三完成后，增加一步制備密封層采用與步驟二中相同的非晶合金，通過(guò)物理蒸 汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝，在充型的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)表面的最后一層微結(jié)構(gòu) 上沉積一層密封層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所 述的步驟二中的非晶合金為非晶鐵基合金、非晶鋁基合金、非晶鋯基合金、非晶銅基合 金、非晶稀土基合金、非晶鎳基合金或非晶鈦基合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的基板材料為陶瓷、金屬、金屬合金或聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的步驟四中去除填料采用壓縮空氣的方法吹除填料，具體為，將充型的多層次非晶合金 基微結(jié)構(gòu)升溫至所用填料的熔點(diǎn)溫度以上，使用壓縮空氣吹除的方法吹出填料，并降溫 至室溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的步驟四中去除填料時(shí)，當(dāng)充型的填料為可溶于溶劑的填料時(shí)，將充型的多層次非晶合 金基微結(jié)構(gòu)溶于相應(yīng)的溶劑中，使填料溶解后洗脫去除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的非晶合金刻蝕液為Cr_7S刻蝕液，濃度比為0.3mol/L硫酸和0.5mol/L的磷酸混合液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的填料為聚合物或熔點(diǎn)小于1000°C金屬或熔點(diǎn)小于1000°C的金屬合金；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的熔點(diǎn)小于1000°C金屬為鉛、錫、鋅、銻、鉍、汞、鎘、鎵、銦或銀；
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述 的熔點(diǎn)小于1000°C的金屬合金是指鉛、錫、鋅、銻、鉍、汞、鎘、鎵、銦或銀兩種以上 金屬形成的金屬合金。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法首先通過(guò)微加工的方法在基板上形成多凹槽多通孔結(jié)構(gòu)的第一層微結(jié)構(gòu)并充型后，再依次制備非晶合金層與光敏樹(shù)脂層，然后經(jīng)過(guò)曝光和刻蝕的光刻方法，形成具有多凹槽結(jié)構(gòu)的非晶合金構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)，并充型，依次重復(fù)制備多層非晶合金構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)，達(dá)到所需層數(shù)，并去除填料，最終制備出所需的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)。通過(guò)該方法制備的多層次非晶合金基微結(jié)構(gòu)的表面精度可達(dá)到亞納米精度要求，并可在任何地方形成可貫通的微結(jié)構(gòu)，且力學(xué)和熱穩(wěn)定性檢測(cè)表明該多層次非晶合金基微可在700℃、500MPa下安全使用。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102008927SQ201010290499
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者宋玉軍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)