技术特征：
1.一种基于辊式电极的表面微织构大面积加工装置，其特征在于，包括：控制柜(1)、沉积脉冲电源(2)、上夹具(3)、电极辊(4)、下夹具及支撑装置(6)、辅助辊(7)和供液系统；所述辅助辊(7)位于下夹具及支撑装置(6)的上方，电极辊(4)位于辅助辊(7)上方，电极辊(4)与上夹具(3)连接，在辅助辊(7)和电极辊(4)之间放置待加工工件(5)；所述控制柜(1)通过线路分别连接沉积脉冲电源(2)和上夹具(3)，所述沉积脉冲电源(2)通过线路分别连接上夹具(3)与工件(5)；由控制柜(1)发送指定的路径移动信号至上夹具(3)；所述上夹具(3)开始运动，控制柜(1)向沉积脉冲电源(2)发送开机运行信号，脉冲电源向极间施加设定的脉冲波形；沉积脉冲电源(2)与上夹具(3)和工件(5)相连，提供加工所需电流波形。2.根据权利要求1所述的一种基于辊式电极的表面微织构大面积加工装置，其特征在于，所述供液系统包括净液槽(13)、浊液槽(14)、过滤器(8)、单向定量液压泵(9)、单向阀(10)、回收液槽(11)、第一出液口(15)和第二出液口(16)；所述净液槽(13)依次通过过滤器(8)、单向定量液压泵(9)、单向阀(10)与第一出液口(15)和第二出液口(16)相连；所述回收液槽(11)与浊液槽(14)通过管道接通，浊液槽(14)与回液槽(13)连通构成环路；所述净液槽(13)中的电解液经过滤器(8)的过滤，由单向定量液压泵(9)通过单向阀(10)进入第一出液口(15)和第二出液口(16)；多余的电解液从工件(5)周围流入回收液槽(11)；所述回收液槽(11)与浊液槽(14)通过管路连接；浊液槽(14)中的电解液被抽回净液槽(13)中。3.根据权利要求2所述的一种基于辊式电极的表面微织构大面积加工装置，其特征在于，所述电极辊(4)的结构为单辊子结构或者多辊子结构。4.根据权利要求3所述的一种基于辊式电极的表面微织构大面积加工装置，其特征在于，所述多辊子结构为将两个及以上的辊子串联，多辊子之间通过柔性装置(18)连接，所述柔性装置(18)采用转动副或者圆柱副机构，形成加工曲面工件的柔性电极辊(4)。5.基于辊式电极的表面微织构大面积加工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在金属制成的电极辊(4)表面制备一层绝缘屏蔽膜(17)，所述电极辊(4)可动；步骤二、所述电极辊(4)接电源阳极，工件接电源阴极，通过供液系统使工作液在阴极和阳极间流过；所述供液系统的冲液方式为第一出液口(15)和第二出液口(16)与辊轮随动运动；步骤三、电极辊(4)和辅助辊由电机驱动发生随动式相对滚动，运输工件进入加工区域；步骤四、在所述绝缘屏蔽膜上制备出与所需加工表面微织构形状分布一致的阵列图案。6.根据权利要求书5所述的基于辊式电极的表面微织构大面积加工方法，其特征在于，步骤三中所述辊子的滚动方式包括：单辊子结构和工件(5)之间的相对滚动，以及多辊子结构之间的相对滚动。7.根据权利要求书6所述的基于辊式电极的表面微织构大面积加工方法，其特征在于，所述上夹具(3)下方设置传动带(19)；所述多辊子结构之间的相对滚动由多组辊子串联和传动带(19)组成；辅助辊(7)贴合工件曲面，工件通过电极辊(4)和辅助辊的单个辊子转动
产生的摩擦力进入加工区域。8.根据权利要求书7所述的基于辊式电极的表面微织构大面积加工方法，其特征在于，所述供液系统工作方法包括：静液、内冲液和外冲液；所述静液方法为电解液不流动，始终充满电极辊(4)和工件之间的加工区域，进行电化学沉积加工；所述内冲液方法为电解液从电极辊(4)内部泵入电极辊(4)和工件之间的加工区域，进行电化学沉积加工；所述外冲液方法为电解液从外部泵入工件表面或者电极辊(4)表面，通过电极辊(4)的滚动带入电极辊(4)和工件之间的加工区域，进行电化学沉积加工。9.根据权利要求8所述的一种基于电极辊(4)的表面微织构大面积加工方法，其特征在于，所述绝缘屏蔽膜贴合在电极辊(4)上对工件进行加工；所述绝缘屏蔽膜制备方式包括机械微铣刻、光刻、激光加工或者3d打印。10.根据权利要求9所述的一种基于辊式电极的表面微织构大面积加工方法，其特征在于，所述工件表面包括平面、圆柱外表面、圆柱内表面、锥面或者无规则表面；所述制备的阵列图案包括圆柱形、三角形或者矩形。
技术总结
本发明提供了一种基于辊式电极的表面微织构大面积加工方法及装置，利用金属辊子作为工具电极，将具有所需要加工的镂空结构的掩膜板包裹在电极表面，在工具电极与工件之间施加脉冲电源，利用电沉积原理，从而实现微纳阵列结构在工件表面的快速沉积成型。该方法采用了随动式高压外冲液方式，喷嘴与辊轮随动运动，利用高压喷嘴装置时刻保持对电沉积区域高速冲液。同时，通过控制辊轮以一定轨迹进行运动，实现电极辊对工件表面的完全扫掠，从而实现仿生功能表面微纳结构的大面积、跨尺度高效制备。本发明既是一种快速、简捷、适用性强的功能表面制备方法，又可以自适应任意曲面，实现柔性加工。同时，多辊加工还可以弥补单辊电极加工效率低、微结构成型高度小、尺寸精度差等问题。题。题。
技术研发人员：张彦 杨炆縚 邓信豪 王国乾 褚昊森 谢坤
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2021.12.23
技术公布日：2022/5/10