超材料的制备方法与流程

本发明涉及超材料领域及丝网印刷技术领域，具体来说，涉及一种超材料的制备方法。

背景技术：

目前超材料的加工工艺包括平版印刷、激光直写、电子束曝光、离子束曝光、紫外曝光、蚀刻、电镀、钻刻等各种方式。根据已经选定的印刷超材料的碳浆、厚度低于25μm的超薄超材料以及印刷厚度处于6～300μm且误差低于5％～10％等因素，只可选用丝网印刷技术加工超材料微结构。以目前通用的丝网印刷机为基础，通用丝网印刷机为保持基材平整度设置的台面真空吸孔尺寸通常高于1mm(一般为1.5mm～2mm)，而且与基材直接接触，但是利用上述基材在印制超材料微结构过程中由于丝网印刷机与基材的直接接触从而导致受到吸孔的作用力会产生密集吸孔印迹，进而对超材料的印制精度造成的极大影响。

技术实现要素：

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种超材料的制备方法，以克服超材料基材在印制加工过程中由于受到吸孔的作用力产生的密集吸孔印迹对超材料的印制精度造成的极大影响，为超材料的制备方法提供一种高精度超材料印制工艺。

针对相关技术中存在的问题，本发明提供一种超材料的制备方法，包括：

步骤S10：将待印刷的超材料基材间接地放置在丝网印刷机的台面上，其中台面上设置有台面真空吸孔；以及

步骤S20：开启丝网印刷机对与其间接接触的超材料基材进行印刷加 工。

根据本发明，S10步骤可进一步包括：

步骤S101：在超材料基材表面贴合衬底；以及

步骤S102：将已贴合衬底的超材料基材放置在台面上，其中衬底与台面真空吸孔直接接触。

根据本发明，衬底通过粘合剂与超材料基材贴合。

根据本发明，以耐高温胶膜作为粘合剂将衬底与超材料基材贴合；优选地，此耐高温胶膜为耐热温度范围在120～180℃之间的胶膜。

根据本发明，衬底的表面平整度低于100μm；优选地，衬底的表面平整度为50μm。

根据本发明，衬底与超材料基材贴合之后的总厚度大于200μm。

根据本发明，衬底的厚度大于超材料基材的厚度。

根据本发明，S10步骤还可进一步包括：

S101’：在台面上放置不锈钢板，其中不锈钢板开设有凹槽，在凹槽覆盖区域内设置有多个通孔；

将凹槽的外周边与台面贴合以在凹槽与台面之间形成空腔；

S102’：将超材料基材放置在不锈钢板上。

根据本发明，多个通孔彼此等间距地均匀分布在凹槽覆盖区域内。

根据本发明，不锈钢板的表面平整度低于100μm；优选地，不锈钢板的表面平整度为50μm。

根据本发明，SUS不锈钢板具有封闭底面以及由封闭底面的外周边延伸而出的连续侧壁，封闭底面与连续侧壁围成的区域形成凹槽。

根据本发明，所述通孔的直径均小于台面真空吸孔的直径。优选地，通孔的直径为0.6mm。

根据本发明，相邻通孔之间的间距小于相邻台面真空吸孔之间的间距。优选地，相邻通孔之间的间距为5mm。

根据本发明，在不锈钢板四周涂抹粘合剂，以将超材料基材黏贴到不锈钢板上；优选地，在不锈钢板四周黏贴强力胶，以将超材料基材黏贴在不锈钢板上。

本发明的有益效果在于：

(1)通过在超材料基材表面贴合衬底，以使超材料基材印刷加工时与台面真空吸孔不直接接触，同时可以增加基材的厚度，提高基材张力，从而减少超材料产品上出现的凹坑印痕，实现高精度超材料印制工艺；

(2)粘合剂的耐热温度在120～180℃之间，可以避免粘合剂在超材料印刷加工期间由于温度过高发生失效或者融化；

(3)衬底材料的平整度限定在100μm以内，以保证衬底材料的平整性，避免对超材料基材印刷加工精度造成影响；

(4)衬底厚度限定为大于超材料基材厚度，以满足衬底与超材料贴合后的厚度大于200μm，从而满足丝网印刷机印刷张力的需求；

(5)通过设置不锈钢板，使得在超材料基材印刷加工时与台面真空吸孔不直接接触；通过在不锈钢板上的凹槽覆盖区域设置多个彼此等间距均匀分布的通孔，能够确保超材料基材均匀受力；此外，位于不锈钢板上的相对于台面真空吸孔的更小尺寸和分布更加密集的多个通孔使得超材料基材的受力更加均匀，使得印刷过程中超材料基材衬底不会产生凹坑印痕，从而确保印刷平面的平整度，保证了印刷的精度，实现高精度超材料印制工艺。

(6)凹槽由SUS不锈钢板的封闭底面与由封闭底面的外周边延伸而出的连续侧壁围成的区域形成，凹槽边缘可以确保不锈钢板紧密贴合在丝印机台面上，从而在超材料印刷加工期间，此凹槽区域形成封闭的真空腔，使超材料基材紧密的贴合于不锈钢板表面，确保了基材的平整度，从而保证印刷精度。

(7)在不锈钢板四周涂抹粘合剂，例如强力胶，可确保印刷过程中特别是不锈钢板与超材料基材分离时不致产生粘连而是超材料基材脱离不锈钢板，从而确保超材料基材的稳定性。

附图说明

图1为本发明的超材料印刷方法一个实施例的流程图；

图2为本发明的第一种实施例的超材料印刷方法的流程图；

图3a为通用带真空吸孔台面的示意图；

图3b为直接铺叠聚酰亚胺基材的示意图；

图4为聚酰亚胺基材贴膜后的示意图；

图5为本发明的第二种实施例的超材料印刷方法的流程图；

图6a为开槽多孔SUS不锈钢衬底正面的示意图；

图6b为开槽多孔SUS不锈钢衬底背面的示意图；

图7a为开槽多孔SUS不锈钢板置于丝网印刷机台面的示意图；

图7b为形成空腔后的图7a的透视图；

图8为开槽多孔SUS不锈钢板表面铺叠超材料基材形成真空腔的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

参照图1，根据本发明，提供了一种超材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S10：将待印刷的超材料基材1间接地放置在丝网印刷机的台面6上，其中台面6上设置有台面真空吸孔4；以及

步骤S20：开启丝网印刷机对与其间接接触的超材料基材1进行印刷加工。

需要在此指出的是，在利用丝网印刷机进行超材料制备的工艺中真空吸孔4是必不可少的，利用真空吸孔4的吸力才能够进行有效地超材料制备。但是由于现有技术中超材料基材均是直接铺设在丝网印刷机的台面6上的，这就会导致如上所述的在超材料基材表面形成的真空吸孔印迹。而根据本发明，通过将超材料基材1间接地放置在台面6上(间接放置的方法将在以下进行详细描述)，从而能够有效地避免真空吸孔与超材料基材 直接接触，进一步能够防止真空吸孔印迹的产生，达到提高印制精度并保证印刷完成后成品质量的效果。

其中，在如图2至图4所示的一个实施例中，上述的S10步骤可进一步包括：

步骤S101：在超材料基材1表面贴合衬底3；以及

步骤S102：将已贴合衬底3的超材料基材1放置在台面6上，其中衬底3与台面真空吸孔4直接接触。

其中，衬底3可通过粘合剂2与超材料基材1贴合，优选地，可选用耐高温胶膜作为粘合剂2将衬底3与超材料基材1贴合，更加优选地，此耐高温胶膜的耐热温度范围在120～180℃之间；其中，衬底3的表面平整度低于100μm，优选地，此衬底3的表明平整度可为50μm；并且，衬底3与超材料基材1贴合之后的总厚度大于200μm。

为了更清楚的理解本发明的技术方案，下面以一个具体的实施例详细对本发明的技术方案进行阐述。

现参照图2至图4，可选定厚度低于25μm的聚酰亚胺膜1作为超材料基材，利用贴膜或者覆膜装置将衬底3紧密贴至聚酰亚胺膜1表面，此过程可选用耐高温胶膜2作为将衬底3与聚酰亚胺膜1贴合的粘合剂，优选地，此粘合剂的耐热温度在120～180℃之间；其中，衬底3的表面平整度低于100μm，优选地，此衬底3的表面平整度可为50μm；更加优选地，此衬底3的厚度大于聚酰亚胺膜1的厚度；此时，衬底3与聚酰亚胺膜1贴合后的总厚度大于200μm，如图4所示。

将贴合衬底3的聚酰亚胺膜1放置在丝网印刷机的台面6上，使衬底3与台面真空吸孔4直接接触，开启丝网印刷机对聚酰亚胺膜1进行印刷加工。

本实施例中，通过在聚酰亚胺膜1表面贴合衬底3以增加超材料基材1的总厚度，从而满足丝网印刷机印刷张力的需求；此外，通过在超材料基材1表面贴合衬底3，使得在超材料基材1印刷加工时与台面真空吸孔4不直接接触，从而可以减少超材料产品上出现的凹坑印痕，可实现印制加工出高精细、高精度的超材料。

根据本发明，在如图5至图8所示的另一个实施例中，上述的S10步骤可选地包括：

步骤S101’：在台面6上放置不锈钢板7(SUS板)，其中SUS不锈钢板7开设有凹槽9，在凹槽9覆盖区域内设置有多个通孔5，将凹槽9的外周边与台面6贴合以在凹槽9与台面6之间形成空腔8；以及

步骤S102’：将超材料基材1放置在不锈钢板7上。

其中，SUS不锈钢板7上的多个通孔5彼此等间距地均匀分布在凹槽9覆盖区域内；SUS不锈钢板7的表面平整度低于100μm，优选地，此不锈钢板7的表面平整度为50μm；优选地，SUS不锈钢板7具有封闭底面以及由封闭底面的外周边延伸而出的连续侧壁，封闭底面与连续侧壁围成的区域形成凹槽9；优选地，所有通孔5的直径均小于台面真空吸孔4的直径，更加优选地，所有通孔5的直径为0.6mm；优选地，相邻通孔5之间的间距小于相邻台面真空吸孔4之间的间距，更加优选地，相邻通孔5之间的间距为5mm。优选地，使用粘合剂将超材料基材黏贴至不锈钢板7。

为了更清楚的理解本发明的技术方案，下面以一个具体的实施例详细对本发明的技术方案进行阐述。

现参照图5至图8，本实施例中的丝网印刷机的台面真空吸孔4的孔径为1.5mm，间距为1.5cm，当然，具有其他合适尺寸的台面真空吸孔的丝网印刷机也同样适用于本发明；可选定厚度低于25μm的聚酰亚胺膜1作为超材料基材，根据丝网印刷机台面6的尺寸设计SUS不锈钢板7，将此SUS不锈钢板7表面进行处理，使其表面平整度处于100μm以内，优选地，使其表面平整度为50μm；对SUS不锈钢板7进行洗切开槽处理，优选地，如图6a至图6b所示，对不锈钢板7进行洗切开槽处理，使得此不锈钢板7具有封闭底面以及由封闭底面的外周延伸而出的连续侧壁，在封闭底面与连续侧壁围成的区域形成凹槽9；在SUS不锈钢板7上凹槽9覆盖区域开设多个通孔5，优选地，在SUS不锈钢板7上凹槽9覆盖区域开设多个彼此等间距均匀分布的通孔5，其中，所有通孔5的直径均小于台面真空吸孔4的直径，优选地，所有通孔5的直径为0.6mm；其中，相邻通孔5之间的间距小于所有台面真空吸孔4的之间的间距，优选地，相 邻通孔5之间的间距为5mm。

开启丝网印刷机的抽真空系统，将经上述处理后的不锈钢板7放置于丝网印刷机的台面6上，在真空抽气产生的气压下，不锈钢板7的凹槽9边缘可与台面6紧密贴合，不锈钢板7的凹槽9位置与台面6之间形成空腔8，如图7a和图7b所示。

将聚酰亚胺膜1平铺于不锈钢板7，优选地，可在不锈钢板7四周涂抹粘合剂，例如强力胶，以确保印刷过程中不锈钢板7与聚酰亚胺膜1分离时不致产生粘连地使超材料基材1脱离SUS不锈钢板7；此时，凹槽9与台面6之间的空腔8形成封闭的真空腔10，如图8所示，聚酰亚胺膜1紧密的贴合于不锈钢板7的表面；开启丝网印刷机对聚酰亚胺膜1进行印刷加工。

由于多孔开槽SUS不锈钢板7的通孔5的直径和彼此间距相对于台面真空吸孔4的孔径和彼此间距都显著减小，也就是说，不锈钢板7上的通孔5相对于台面真空吸孔4尺寸更小且分布更密集，所以聚酰亚胺膜1的受力就更加均匀，印刷过程中超材料基材1不会产生凹坑印痕，从而确保印刷平面的平整度，保证了印刷的精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。