本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種微型力傳遞裝置及其制備方法，其包括：固定基座、可動(dòng)基座和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述可動(dòng)基座安與所述固定基座連接，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)一側(cè)與所述可動(dòng)基座連接，另一側(cè)與所述固定基座連接；當(dāng)外載荷作用于所述可動(dòng)基座時(shí)，所述可動(dòng)基座帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將作用于所述可動(dòng)基座的外載荷轉(zhuǎn)換為壓縮載荷、拉伸載荷或剪切載荷其中的一種或多種。本發(fā)明專利技術(shù)提供的微型力傳遞裝置能夠解決小尺度力傳感器加載方式通常比較單一的問(wèn)題，能將小尺度力傳感器的單一載荷形式傳遞并轉(zhuǎn)換成其他所需的載荷形式。一載荷形式傳遞并轉(zhuǎn)換成其他所需的載荷形式。一載荷形式傳遞并轉(zhuǎn)換成其他所需的載荷形式。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種微型力傳遞裝置及其制備方法
[0001]本專利技術(shù)涉及微納器件及微制造，特別涉及一種微型力傳遞裝置及其制備方法。
技術(shù)介紹
[0002]隨著納米科學(xué)與技術(shù)的迅猛發(fā)展，一方面，各種微納機(jī)電系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，對(duì)其機(jī)械可靠性進(jìn)行表征變得非常迫切；另一方面，對(duì)微納米尺度的材料進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)，有助于探索材料變形的本質(zhì)，分析材料微結(jié)構(gòu)與其宏觀力學(xué)性能的關(guān)系也是必要的，各種納米力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，例如：基于AFM(原子力顯微鏡)的納米線的拉、壓、彎實(shí)驗(yàn)，基于SEM(掃描電子顯微鏡)的原位壓、彎實(shí)驗(yàn)，以及基于TEM(透射電子顯微鏡)的原位壓、彎實(shí)驗(yàn)等。
[0003]相關(guān)技術(shù)中，是用小尺度下的力傳感器去完成上述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0004]但是，小尺度下的力傳感器的加載方式比較單一，如納米壓痕儀雖然已經(jīng)被小型化且集成到SEM或TEM，典型的如美國(guó)布魯克公司的納米壓痕儀以及美國(guó)科磊公司的原位納米壓痕儀，其通常只能提供壓縮載荷，因此，有必要設(shè)計(jì)一種微型力傳遞裝置及其制備方法，以克服上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種微型力傳遞裝置及其制備方法，以解決相關(guān)技術(shù)中小尺度力傳感器加載方式通常比較單一的問(wèn)題。
[0006]第一方面，提供了一種微型力傳遞裝置，其包括：固定基座；可動(dòng)基座，其與所述固定基座連接；轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其一側(cè)與所述可動(dòng)基座連接，另一側(cè)與所述固定基座連接；當(dāng)外載荷作用于所述可動(dòng)基座時(shí)，所述可動(dòng)基座帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將作用于所述可動(dòng)基座的外載荷轉(zhuǎn)換為壓縮載荷、拉伸載荷或剪切載荷其中的一種或多種。
[0007]一些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括：驅(qū)動(dòng)部，其位于所述可動(dòng)基座與所述固定基座之間；兩個(gè)夾具，兩個(gè)所述夾具分別固定于所述驅(qū)動(dòng)部；當(dāng)外載荷作用于所述可動(dòng)基座時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述夾具之間的間距變大，將外載荷轉(zhuǎn)換為拉伸載荷；或者所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述夾具之間的間距變小，將外載荷轉(zhuǎn)換為壓縮載荷；或者所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述夾具向互相靠近或互相遠(yuǎn)離的方向移動(dòng)，同時(shí)兩個(gè)所述夾具之間的縫隙大小不變，將外載荷轉(zhuǎn)換為剪切載荷。
[0008]一些實(shí)施例中，兩個(gè)所述夾具中心對(duì)稱設(shè)置，且兩個(gè)所述夾具相互靠近的一端分別具有凸起，兩個(gè)所述凸起在垂直于所述夾具的移動(dòng)方向上部分重疊，且兩個(gè)所述凸起之間具有所述縫隙；當(dāng)外載荷作用于所述可動(dòng)基座時(shí)，兩個(gè)所述凸起向互相遠(yuǎn)離的方向移動(dòng)，且所述縫隙的大小不變。
[0009]一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)部包括：傾斜設(shè)置于所述夾具的相對(duì)兩側(cè)的第一彈性桿件和第二彈性桿件，所述第一彈性桿件的一端與所述可動(dòng)基座連接，另一端與所述夾具連接，所述第二彈性桿件的一端與所述固定基座連接，另一端與所述夾具連接。
[0010]一些實(shí)施例中，所述微型力傳遞裝置還包括：至少兩個(gè)彈性元件，所述彈性元件設(shè)置于所述可動(dòng)基座的相對(duì)兩側(cè)，所述彈性元件的一端固定于所述可動(dòng)基座，另一端固定于所述固定基座；當(dāng)所述可動(dòng)基座移動(dòng)時(shí)，所述彈性元件約束所述可動(dòng)基座的運(yùn)動(dòng)軌跡，使所述可動(dòng)基座向靠近或者遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)換部的方向移動(dòng)。
[0011]第二方面，提供了一種微型力傳遞裝置的制備方法，其包括以下步驟：在預(yù)設(shè)壓力和預(yù)設(shè)溫度下使金屬玻璃流入模具內(nèi)；磨拋去除多余的所述金屬玻璃；脫模制得所述微型力傳遞裝置。
[0012]一些實(shí)施例中，所述金屬玻璃成分包括鋯、鉑、金、鈦、鈀、鎳或銅中的至少一種。
[0013]一些實(shí)施例中，在預(yù)設(shè)壓力和預(yù)設(shè)溫度下使金屬玻璃流入模具內(nèi)之前，還包括：制備所述模具；將所述金屬玻璃切割成合適大小后預(yù)壓成薄片。
[0014]一些實(shí)施例中，所述在預(yù)設(shè)壓力和預(yù)設(shè)溫度下使金屬玻璃流入模具內(nèi)包括：將所述金屬玻璃和所述模具放置于兩片不銹鋼墊片之間，在超冷液相區(qū)溫度內(nèi)，且在預(yù)設(shè)壓力作用下使得所述金屬玻璃流入所述模具內(nèi)。
[0015]一些實(shí)施例中，所述脫模制得所述微型力傳遞裝置，包括：將所述模具和所述模具內(nèi)的所述金屬玻璃一同使用KOH或NaOH溶液在 50
?
70攝氏度下腐蝕去除所述模具，然后使用去離子水清洗獲得所述微型力傳遞裝置。
[0016]本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果包括：
[0017]本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種微型力傳遞裝置及其制備方法，由于微型力傳遞裝置包括：可動(dòng)基座和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述可動(dòng)基座與所述固定基座相連接，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)一側(cè)與所述可動(dòng)基座連接，另一側(cè)與所述固定基座連接；當(dāng)壓縮載荷作用于所述可動(dòng)基座時(shí)，所述可動(dòng)基座帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將作用于所述可動(dòng)基座的壓縮載荷轉(zhuǎn)換為壓縮載荷、拉伸載荷或剪切載荷其中的一種或多種；當(dāng)拉伸載荷作用于所述可動(dòng)基座時(shí)，所述可動(dòng)基座帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將作用于所述可動(dòng)基座的拉伸載荷轉(zhuǎn)換為壓縮載荷、拉伸載荷或剪切載荷其中的一種或多種；因此，微型力傳遞裝置能將小尺度力傳感器的單一載荷形式傳遞并轉(zhuǎn)換成其他所需的載荷形式，解決了小尺度力傳感器加載方式通常比較單一的問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種微型力傳遞裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置的第一種夾具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置的第二種夾具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置的第一種連接方式的位移量示意圖；
[0023]圖5為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置的第二種連接方式的位移量示意圖；
[0024]圖6為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置的夾具局部放大示意圖；
[0025]圖7為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置在加卸載作用下夾具間距改變量隨載荷的變化曲線示意圖；
[0026]圖8為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置在兩次加卸載作用下夾具間距改變量隨載荷的變化曲線示意圖；
[0027]圖9為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置的夾具上固定有納米線的局部放大示意圖；
[0028]圖10為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置的夾具上固定的納米線斷裂后的示意圖；
[0029]圖11為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的微型力傳遞裝置上固定的納米線在加卸載作用下納米線位移改變量隨載荷的變化曲線示意圖；
[0030]圖12為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種微型力傳遞裝置的制備方法的第一步工藝流程示意圖；
[0031]圖13為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種微型力傳遞裝置的制備方法的第二步工藝流程示意圖；
[0032]圖14為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種微型力傳遞裝置的制備方法的第三步工藝流程示意圖；
[0033]圖15為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種微型力傳遞裝置的制備方法的第四步工藝流程示意圖；
[0034]圖16為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的制備微本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種微型力傳遞裝置，其特征在于，其包括：固定基座(1)；可動(dòng)基座(2)，其與所述固定基座(1)連接；轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其一側(cè)與所述可動(dòng)基座(2)連接，另一側(cè)與所述固定基座(1)連接；當(dāng)外載荷作用于所述可動(dòng)基座(2)時(shí)，所述可動(dòng)基座(2)帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將作用于所述可動(dòng)基座(2)的外載荷轉(zhuǎn)換為壓縮載荷、拉伸載荷或剪切載荷其中的一種或多種。2.如權(quán)利要求1所述的微型力傳遞裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括：驅(qū)動(dòng)部，其位于所述可動(dòng)基座(2)與所述固定基座(1)之間；兩個(gè)夾具(3)，兩個(gè)所述夾具(3)分別固定于所述驅(qū)動(dòng)部；當(dāng)外載荷作用于所述可動(dòng)基座(2)時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述夾具(3)之間的間距變大，將外載荷轉(zhuǎn)換為拉伸載荷；或者所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述夾具(3)之間的間距變小，將外載荷轉(zhuǎn)換為壓縮載荷；或者所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述夾具(3)向互相靠近或互相遠(yuǎn)離的方向移動(dòng)，同時(shí)兩個(gè)所述夾具(3)之間的縫隙大小不變，將外載荷轉(zhuǎn)換為剪切載荷。3.如權(quán)利要求2所述的微型力傳遞裝置，其特征在于：兩個(gè)所述夾具(3)中心對(duì)稱設(shè)置，且兩個(gè)所述夾具(3)相互靠近的一端分別具有凸起，兩個(gè)所述凸起在垂直于所述夾具(3)的移動(dòng)方向上部分重疊，且兩個(gè)所述凸起之間具有所述縫隙；當(dāng)外載荷作用于所述可動(dòng)基座(2)時(shí)，兩個(gè)所述凸起向互相遠(yuǎn)離或者靠近的方向移動(dòng)，且所述縫隙的大小不變。4.如權(quán)利要求2所述的微型力傳遞裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部包括：傾斜設(shè)置于所述夾具(3)的相對(duì)兩側(cè)的第一彈性桿件(4)和第二彈性桿件(5)，所述第一彈性桿件(4)的一端與所述可動(dòng)基座(2)連接，另一端與所述夾具(3)連接，所述第二彈性桿件(5)的一端與所述固定基座(1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉澤，謝怡玲，稅朗泉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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