根据u.s.c第119条(e)款之规定，本申请在此主张享有2014年12月10日提交的第62/090,265号美国临时专利申请的优先权，其发明名称是“durablemicro/nanomoldfabricationtechniques”，其中的全部教导都通过引证并入本文。
本文中所揭示的各个方面和实施方案通常涉及的是合成的干胶微型结构的方法及其制造装置。
背景技术：
众所周知的是，壁虎具有攀爬平滑的垂直墙面的能力，它甚至可以使自身能够倒置悬挂于平滑表面上。这样的能力是源于被称之为刚毛的弹性毛发的存在，所述刚毛存在于壁虎的脚趾和足部上，也被称之为压舌板，其可以楔入到毫微级的结构中。多维度并靠近这些压舌板的表面使得范德瓦耳斯力足以仅用于提供壁虎在光滑的垂直墙壁上进行攀爬所需要的粘合力。研究人员从中获得启发而创造出合成的结构，通常是指“壁虎的粘合力”，其对壁虎足部的自然粘合特性进行了模拟。
技术实现要素：
根据第一个方面的内容，在此提供的一种用于铸造微尺寸的干胶结构的金属模具。该方法可以包括将包含有微尺寸的干胶结构的原料的主补片固定到电镀固定装置上，将金属模具电镀到原料的补片上，以及从电镀固定装置和原料的补片中取出金属模具。
在某些实施方案中，该方法可以进一步包括将粘合剂层沉积到微尺寸的干胶结构中，在将金属模具电镀到原料的主补片上之前将脱模层沉积到粘合剂层上。
在某些实施方案中，原料的主补片被安装到垫衬物的基底上，而且该方法可以包括将垫衬物的基底固定到电镀固定装置的空腔中。
在某些实施方案中，该方法可以进一步包括将方网眼的网沉积到垫衬物的基底和电镀固定装置之间的交界区域中。
在某些实施方案中，微尺寸的结构的排列包括微小楔形物的排列。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括中心线，该中心线被布置在相对于平面的大约30度和大约70度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括前缘，该前缘被布置在相对于平面大约20度和大约65度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括后缘，该后缘被布置在相对于平面大约35度和大约85度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。微小楔形物的阵列中的微小楔形物的高度在大约80um到大约120um之间，而底座的宽度在大约20um和大约40um之间。在微小楔形物的排列中的微小楔形物的长度在大约120um和大约160um之间。
在某些实施方案中，方法可以进一步包括将脱模剂层沉积到金属模具的一部分上。
根据另外一个方面的内容，在此提供的是一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具的方法。该方法包括在金属模块中形成残端阵列，并从残端阵列中切除微小楔形物的阵列中的负版结构。
在某些实施方案中，该方法可以包括从残端阵列中的残端一侧上切除大约5um和大约10um，或者大约10um和大约20um的金属，从而形成微小楔形物的阵列的负版结构。
在某些实施方案中，方法可以进一步包括用精加工工具从残端中切除微小楔形物的阵列中的负版结构。方法可能包括用金刚石的微机加工工具从残端中切除微小楔形物的阵列中的负版结构。残端阵列的形成可能会包括用微机加工工具而不是用金刚石的微机加工工具在金属模块中切割出凹槽。
在某些实施方案中，形成残端阵列可以包括在金属模块中3d打印出残端。
根据另外一个方面，在此提供的是一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的金属模具。金属模具可以包括金属模块，该金属模块包括上部表面，和图案的负版，该图案的负版是用于微尺寸的干胶结构的阵列，其被限定在上部表面中，上部表面至少部分涂覆有脱模层，从而可以减少金属模具和适用于微尺寸的干胶结构的铸形原料之间的粘合力。
在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构的阵列可以包括微小楔形物的阵列。
在某些实施方案中，微小楔形物的高度在大约80um到大约120um之间，而底座的宽度在大约20um和大约40um之间。微小楔形物可能会包括中心线，该中心线被布置在相对于平面的大约30度和大约70度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括前缘，该前缘被布置在相对于平面大约20度和大约65度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。微小楔形物的排列中的微小楔形物可能会包括后缘，该后缘被布置在相对于平面大约35度和大约85度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。
根据另外一个方面的内容，在此提供的是一种在金属模具中铸造微尺寸的干胶结构的方法。该方法包括提供金属模具，该金属模具包括适用于微尺寸的干胶结构的图案的负版，其位于金属模具的上部表面中，将铸形原料沉积到图案的负版上，以及对铸形原料进行固化处理。
在某些实施方案中，方法可以进一步包括在上部表面上至少分涂覆脱模层，从而减少金属模具和铸形原料之间的粘合力。
在某些实施方案中，图案的负版包括适用于微小楔形物的阵列的图案的负版，其可能会包括中心线，该中心线被布置在相对于平面的大约30度和大约70度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。图案的负版可能包括适用于微小楔形物的阵列的图案的负版，微小楔形物可能会包括前缘，该前缘被布置在相对于平面大约20度和大约65度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。图案的负版可能包括适用于微小楔形物的排列中的图案的负版，微小楔形物可能会包括后缘，该后缘被布置在相对于平面大约35度和大约85度之间的角度上，所述平面是由微小楔形物的底座所限定的。
在某些实施方案中，该方法可以进一步包括形成通过电镀处理的金属模具。
在某些实施方案中，该方法可以进一步包括将图案的负版加工到金属模具的上部表面上。
根据另外一个方面的内容，在此提供的是一种形成模具的方法，所述模具适用于铸造微尺寸的干胶结构。该方法可以包括用金刚石的微机加工工具从金属模块中切除微小楔形物的图案的负版。
附图说明
对应的附图并不是严格按照比例进行绘制的。在这些附图中，各个不同的附图之中的每一个相同或者近乎相同的部件都用类似的数字进行表示。但出于清楚的目的，并不是每一个部件在任何一张附图中都有所标示。在这些附图中：
附图1a是包括微型元件的图案的微尺寸的干胶结构的一种实施方案中的一部分的正视图；
附图1b是一种微小楔形物的实施方案的近距离的正视图，所述微小楔形物可能被使用到附图1a中的微尺寸的干胶结构之中；
附图2a是一种微型元件的实施方案的近距离的正视图，所述微型元件可能被使用到附图1a中的微尺寸的干胶结构之中；
附图2b是另外一种微型元件的实施方案的近距离的正视图，所述微型元件可能被使用到附图1a中的微尺寸的干胶结构之中；
附图3对微尺寸的干胶结构的实施方案中的微小楔形物的末端上形成的唇缘进行了解释说明；
附图4对微尺寸的干胶结构的实施方案进行解释说明，所述微尺寸的干胶结构被放置在支承板上，并被安装到电镀固定装置中；
附图5对附图4中的微尺寸的干胶结构的进行解释说明，其上涂覆有粘合剂层和脱模层；
附图6对附图5中的微尺寸的干胶结构进行解释说明，其上涂覆有传导软粒层；
附图7对被电镀到附图6中的微尺寸的干胶结构上的金属结构进行了解释说明；
附图8对附图7中的金属结构进行了解释说明，其是从微尺寸的干胶结构和电镀固定装置上取出的，从而形成适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具；
附图9对一种用于加工模具的方法的实施方案进行解释说明，所述模具适用于铸造微尺寸的干胶结构；以及
附图10对沉积原料的步骤进行了解释说明，所述原料适用于在模具上形成的微尺寸的干胶结构的实施方案；
具体实施方式
本文中所描述的各个方面和各种实施方案并不限于文中所涉及的各种结构的细节和附图，以及下文中所描述的部件的具体排列和解释说明。本文中所揭示的各个方面或者各种实施方案都可以通过各种不同的方式来进行实践。同样地，本文中所使用的术语和措辞仅仅是出于描述的目的，而不应当被视为是一种限制。术语“包括”，“包含”，“具有”，“含有”，“涉及”以及这些术语的各种使用意指其后所列之项目和内容以及等同物。
微尺寸的干胶结构
本文中所揭示的各个方面和各种实施方案通常涉及用于制成新型的合成“干胶”结构(术语“干胶”既包括粘合剂和/或增大摩擦的结构)及其制造方法和装置。本文中所指的粘合剂和/或增大摩擦的结构可能会包括微尺寸的元件，例如，基准尺寸小于大约100um的元件，因此，在本文中可以是指微尺寸的干胶结构。微尺寸的干胶结构的实施方案中可以效仿的实施例可以包括在附图1a中所解释说明的微型元件的图案。微尺寸的干胶结构1包括数量众多的微型元件，微小楔形物10，其被布置在衬垫物15上。微小楔形物10可能具有的高度h在大约80um和大约120um之间，而底座b的宽度在大约20um到大约40um之间，长度在大约120um到大约160um之间。正如在附图1a中所解释说明的那样，微小楔形物可能会包括前缘101，其角度γ在与微小楔形物的底座或者衬垫物15b的上部表面15s所限定的平面p或者线段形成的角度在大约20度到大约65度之间。微小楔形物可能会包括后缘10t，其与线段或者平面p形成的角度α在大约35度到大约85度之间。微小楔形物可能会包括将微小楔形物一分为二的中心线l，角度β与线段或者平面p形成的在大约30度到大约70度之间。微小楔形物10可能会具有围绕它们的中心线l的不对称的锥度。微小楔形物10的尖端t可能会延伸通过相邻的微小楔形物10的前缘101，而相邻的微小楔形物可能会限定可再进入的空间10r，其被限定在低于第一微小楔形物的后缘10t，并高于第二楔块10的前缘101的位置上，第二微小楔形物10与第一微小楔形物10相邻。上述尺寸和角度的范围都仅仅是出于可以效仿的目的，本文中所揭示的各个方面和各种实施方案并不限制在具有上述特定尺寸或者角度的微小楔形物的结构中。
本文中所揭示的微尺寸的干胶结构的各种实施方案都可以是由聚合物来制成的，例如，聚二甲硅氧烷(pdms)，另外一种硅，聚亚安酯或者其他的聚合物原料。本文中所揭示粘合结构的实施方案中特定的可以效仿的聚亚安酯的实施例可能是由包括m-3160a/b聚亚安酯和l-3560a/b聚亚安酯，都可以通过商业途径从bjb公司获得。在某些实施方案中，由本文所揭示的微尺寸的干胶结构的实施方案中所得的原料，其邵氏硬度a在大约40到大约60之间。
在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构1中的微小楔形物10可能会包括粘合剂和/或增大摩擦的层，正如在附图2a，附图2b和附图3中的显微照片所示的唇缘20。在某些实施方案中，与微小楔形物10相比，唇缘20具有更为光滑的表面，而且可以被粘合到微小楔形物上，从而增大微小楔形物10的最尖端t的微小楔形物的平滑度。唇缘20可以是由弹性原料制成的。唇缘20可以是由于与微小楔形物10的剩余原料相同的原料制成的，但是在某些实施方案中，其可以是由与微小楔形物10的剩余原料所不同的原料制成的。唇缘20可能会具有光滑的表面，正如在附图2a，附图2b和附图3中所示，然而在其他的实施方案中，加强层可能是带有图案的，举例来说，脊状、柱状或者其他的形状。在某些实施方案中，唇缘20可以是仅仅出现在微小楔形物10的前缘101的一部分上，或者在其他的实施方案中，加强层既可以出现在微小楔形物10的后缘10t上，也可以出现微小楔形物10的前缘101上(附图2b)。用于形成唇缘20的方法在第13/451,713号美国专利申请中有所描述，其发明名称为“syntheticdryadhesives”，其全部教导通过引证并入本文。
在某些实施方案中，个别的微小楔形物10的底座b是相互间隔开的，正如在附图1a中所示，举例来说，间隔距离是在大约0um到大约30um之间，而在其他的实施方案中，例如，在附图2b中所解释说明的那样，第一微小楔形物的前缘101可以与第二微小楔形物10的后缘10t相互交叉，第二微小楔形物在微小楔形物10的底座b处与第一微小楔形物10相邻。
在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构可能会被安装在刚性基底上，举例来说，该基底包括碳纤维层和胶合板层，和/或刚性聚合物(在某些实施方案中，玻璃增强的)从而可以给微尺寸的干胶结构提供增强的加工硬度和/或将微小楔形物10维持在大致相同的平面上。
在某些实施方案中，如附图1-3中所解释说明的那样，微尺寸的干胶结构可以通过微机加工制成的，例如，对支撑物或者其他的基底的表面进行切割，从而形成微小楔形物。由于大量的微小楔形物可能会被包含在微尺寸的干胶结构(成千到百万的数量)的某些实施方案中，一系列的微加工过程可能由于太慢而不能实际适用于大量的微尺寸的干胶结构的生产。在另外的实施方案中，例如附图1-3中所示的那样，微尺寸的干胶结构可能是通过半导体工业中众所周知的微缩平板印刷术和蚀刻技术来制成，然而，所述的微缩平板印刷术和蚀刻技术通常都非常复杂而且成本高，并且可能会难以制成具有在某些执行方案中所描述的可再进入轮廓的微小楔形物的排列。与之对应的是，通过铸模的方式来形成微尺寸的干胶结构的加工工艺已经得到了发展。
适用于微尺寸的干胶结构的金属模具
根据更进一步的方面，一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的模具比聚合物或者环氧树脂的模具更为耐用，其可能是由金属或者金属合金制成的。在某些实施方案中，金属模具可以是电铸的，微机加工的或者是以上两者结合进行的。
一种适用于铸造微尺寸的干胶结构的金属模具的电铸过程在附图4中有所解释说明。正如附图4所示，众所周知的微尺寸的干胶结构1，举例来说，微尺寸的干胶结构1是在蜡质模具中成型的，正如在第13/451,713号美国专利申请中所讨论的蜡质模具的内容那样，其可以选择性地安装在垫衬物的基底225上，被固定到和/或固定在电镀固定装置230中。在某些实施方案中，空腔235是在电镀固定装置中形成的，从而可以容纳垫衬物的基底225。
在另外的实施方案中，微尺寸的干胶结构1并没有被安装到垫衬物的基底225上，微尺寸的干胶结构1可能是直接粘合到电镀固定装置230的平坦的上部表面240上，这是通过使用本领域内众所周知的任何一种粘合剂来实现的，举例来说，双面胶带(例如，revalphatm热力释放带，nittodenko公司)或者胶料(例如，
电镀固定装置230可能会包括钢，或者其他的刚性材料，可以选择的是，刚性导电材料。在某些实施方案中，微尺寸的干胶结构1的垫衬物15可能会延伸到高于电镀固定装置230的上部表面240的上方，举例来说，高出大约0.027英寸(大约0.06厘米)，在成型的金属模具中设定统一高度的0.027英寸凹槽，从而在成型的金属模具中形成另外的微尺寸的干胶结构1的垫衬物15。
一张方网眼的网245，举例来说，一张由环氧树脂制成的方网眼的网，可以在微尺寸的干胶结构1的垫衬物15的侧壁和电镀固定装饰230之间形成。由环氧树脂制成的方网眼的网245可以用于填充在微尺寸的干胶结构1和电镀固定装置230的空腔235之间出现的任何间隙，从而可以防止金属在任何一个这样的间隙中被电镀而在电镀模具中出现不需要的特征的情况，或者防止出现其难以从电镀固定装置230中取出电镀后的模具的情况。
正如在附图5中所解释说明的那样，微尺寸的干胶结构1中的微型元件10上可能涂覆由脱模层250，其有助于从微尺寸的干胶结构1中取出在微尺寸的干胶结构1上电镀成型的金属模具。在某些实施方案中，粘合剂层255是首先被沉积到微尺寸的干胶结构1上，从而有助于脱模层250的粘合到微尺寸的干胶结构1上。在某些实施方案中，脱模层250可能会包括或者是由以下物质组成的，聚四氟乙烯(ptfe)或者repel-silanetm，而粘合剂层255可能会包括或者是由铬和/或钛组成。粘合剂层255可能被沉积在微尺寸的干胶结构1上，例如，这是通过喷镀的方式。脱模层250也可能被沉积到粘合剂层255上和/或微尺寸的干胶结构1上，例如，这是通过适用于ptfe的初始的化学蒸镀(icvd)或者使用适用于repel-silanetm的蒸镀。
举例来说，软粒金属层260，钼层或铜层，被沉积到脱模层250或者微尺寸的干胶结构1上(出于表达清晰的目的，在附图6中，脱模层250和粘合剂层255并没有显示出来)，而金属模具的本体是在软粒层260上形成的，举例来说，通过电镀(附图7，软粒层也是不可见的)来实现的。金属模具的本体265可能采用与软粒层260相同的金属或者采用不同的金属，举例来说，铜、铝、钢或者金属合金。
之后，金属模具就可以从微尺寸的干胶结构1和电镀固定装置中取出，从而可得到一个完整的金属模具270(附图8)。金属模具270可以是经过探伤检查的，而且在某些实施方案中，举例来说，带有金刚石车刀的微机加工，或者其他的微机加工工具可以用于去除瑕疵，从而使金属模具270获得光滑的表面，或者从而完成金属模具270的定型。在某些实施方案中，一种脱模剂，例如，ptfe,repel-silanetm或者三氯硅烷都可以涂覆在金属模具270的表面。加工后的金属模具270可能会包括微小楔形物的图案70的负版，其具有与微小楔形物10的图案的正版相同的或者类似的尺寸和角度，正如在上文中结合附图1b所描述的内容那样。
在其他的实施方案中，金属模具270可能被用作一种注入式模具的嵌入物。金属模具270可以被放置在注入式模具装置中与垫衬物的基底225相对的位置上。聚合物的原料可以被注入到金属模具27和垫衬物的基底225之间的空间中，从而可以形成微尺寸的干胶，在一个单独的注入铸模操作中，其被安装在垫衬物的基底225上。
在其他的实施方案中，适用于铸造微尺寸的干胶结构的金属模具270也是可以制成的，而无需使用预制的微尺寸的干胶结构，这是通过直接机械加工金属模块275来实现的。举例来说，可以选择的是，金属模块275可以通过标准的微机加工工具来进行初加工，举例来说，微磨铣钻头，其是由工具钢制成的，或者由常用的多晶金刚石制成(直径在.001”-.010”之间)，从而形成具有理想定向、楔块角度和斜度的楔形残端280的排列。在某些实施方案中，位于相邻的楔块之间保险装置的尺寸，例如，宽度在大约10um到大约20um之间，其小于在成型的模具中使用的模具微小楔形物中的保险装置的宽度。金刚石车刀或者其他的精加工工具(例如，由金刚砂或者工具钢制成的)可以用于对金属模块275做进一步的加工处理，从而可以获得成型的微型槽285，并完成金属模具270的制作(附图9)。相对应的或者是可以选择的是，3d打印机可以用于自金属模块275上形成楔块残端280。电镀的过程也可以由3d打印机在楔块残端280的排列中完成，从而填充由3d打印操作留下的空间和/或使楔块残端280的排列更平滑。金刚石车刀或者其他的精加工工具可以用于对金属模块275做进一步的加工处理，从而可以从3d打印出楔块残端280的排列并完成金属模具270的制作。相对应的是，金刚石车刀或者其他的精加工工具可以用于在金属层中直接形成楔块的保险装置，而不会留下的第一成型残端(存在对工具有更多的磨损的可能性)。
金属模具270可以被用于铸造微尺寸的干胶结构。正如在附图10中所示，浇铸原料290，举例来说，pdms，另外一种硅或者聚亚安酯，都可以被沉积到在模具成型的图案上。浇铸原料可能会残留在模具中，直至其固化，在这之后，可以取出浇铸原料从而形成微尺寸的干胶结构，举例来说，正如在附图1a中所示。尽管并没有显示在附图中，模具可以含有凹槽，从而可以确保铸形结构具有统一的垫衬物的厚度。
鉴于本发明的至少一个实施方案的若干方面均已描述，人们可以理解的是，各种变换，修改和改进对于本领域内的普通技术人员而言都是显而易见的。上述变换，修改和改进都符合本文所揭示的内容的主旨，而且都在本文所揭示的范围之内。与之对应的是，上文中的描述和附图都仅仅是可以效仿的目的。