本發(fā)明涉及微機電，具體涉及一種基于植物絨毛的微納米噴針制造方法及微納米噴針。

背景技術(shù)：

1、隨著微納米技術(shù)的快速發(fā)展和微納噴針的廣泛應(yīng)用，亟待開發(fā)低成本、高精度微納噴針。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，微納噴針可使用加熱拉伸法制造，通過對材料進行加熱拉伸獲得微納米尺度的噴針，該方法操作工藝簡單，但噴針尺寸難以精確控制，易發(fā)生損壞。現(xiàn)有技術(shù)中，微納噴針還可使用角度成型剝離法結(jié)合澆注法制造，先采用角度成型剝離法制備硅納米凹模具，再通過澆注法獲得pdms納米凸模具，進一步打印凸線條制備微納米噴針凸模具，最后，通過澆注法獲得未鍵合的聚合物微納米噴針，與pdms噴針蓋板鍵合并插入鋼針得到最終產(chǎn)品，該方法制作工藝相對靈活，可實現(xiàn)即插即用，但制備過程步驟較多，較為復(fù)雜，對實驗人員技術(shù)要求較高。

3、因此，如何低成本、高通量制作高精度微納米噴針是目前亟需解決的關(guān)鍵問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于植物絨毛的微納米噴針制造方法及微納米噴針，利用植物葉表面的絨毛，獲得具有納米通道的植物絨毛模具的方式制造微納米噴針，具有制備工藝簡單，制備成本低廉，易于大批量制造的優(yōu)點。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于植物絨毛的微納米噴針制造方法，包括以下步驟：

3、步驟s1，采用冷凍法制備植物絨毛模具；

4、步驟s2，采用澆注法對植物絨毛模具澆注獲得基于植物絨毛的具有納米通道的噴針模型；

5、步驟s3，采用激光法在步驟s2獲得的具有納米通道的噴針模型上方刻蝕微米通道，獲得微納米噴針。

6、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，步驟s1中采用冷凍法制備植物絨毛模具，包括以下步驟：

7、步驟s1.1，獲取帶有植物絨毛的植物體，且所述植物絨毛的斷面直徑包括納米級；

8、步驟s1.2，將帶有植物絨毛的植物體進行預(yù)處理；

9、步驟s1.3，將經(jīng)過步驟s1.2處理后的帶有植物絨毛的植物體平鋪固定在玻璃基底上；

10、步驟s1.4，采用冷凍法冷凍固定在玻璃基底上的帶有植物絨毛的植物體，并對冷凍期間的帶有植物絨毛的植物體噴淋三甲基氯硅烷，獲得植物絨毛模具。

11、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，步驟s1.2中將帶有植物絨毛的植物體進行預(yù)處理，包括以下步驟：

12、步驟s1.2.1，將帶有植物絨毛的植物體，置于去離子水中進行超聲清洗；

13、步驟s1.2.2，將經(jīng)過超聲清洗后的帶有植物絨毛的植物體進行干燥處理；

14、步驟s1.2.3，對干燥處理后的帶有植物絨毛的植物體進行修整；

15、所述冷凍法包括：

16、步驟s1.4.1，對固定在玻璃基底上的帶有植物絨毛的植物體噴淋去離子水霧，獲得濕潤的帶有植物絨毛的植物體；

17、步驟s1.4.2，將濕潤的帶有植物絨毛的植物體置于冷凍環(huán)境中冷凍。

18、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，步驟s2中，澆注法包括以下步驟：

19、步驟s2.1，將pdms混合溶液從植物絨毛模具四周均勻流向中心并覆蓋植物絨毛模具，獲得pdms植物絨毛模具；

20、步驟s2.2，將pdms植物絨毛模具放置于已調(diào)平的水平平臺上固化。

21、步驟s2.3，將pdms植物絨毛模具中固化的pdms固化體與植物絨毛模具分離，獲得具有納米通道的噴針模型。

22、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，步驟s3中采用激光法在步驟s2獲得的具有納米通道的噴針模型上方刻蝕微米通道，獲得微納米噴針，包括以下步驟：

23、將潔凈的具有納米通道的噴針模型放置于激光三維平臺上，利用激光刻蝕法在潔凈的具有納米通道的噴針模型上方打印和噴針模型中納米通道連通的直徑為50~200μm的微米通道，每1個微米通道對應(yīng)連通若干個納米通道，獲得具有微米通道和納米通道的pdms噴針模型；

24、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，步驟s3中獲得的微納米噴針為單通道微納米噴針，包括以下步驟：

25、將潔凈的具有納米通道的噴針模型放置于激光三維平臺上，利用激光刻蝕法在潔凈的具有納米通道的噴針模型上方一對一打印和噴針模型中納米通道連通的直徑為50~200μm的微米通道，每1個微米通道對應(yīng)連通1個納米通道，獲得具有微米通道和納米通道的單通噴針模型；其中，打印激光為二氧化碳激光，激光功率為10~20w，速度為20~30mm/s；以1個連通的微米通道和納米通道為一組，將具有微米通道和納米通道的單通噴針模型使用涂層刀具進行分組分割，并向微米通道中插入氧等離子體親水處理后的鋼針進行過盈配合，獲得單通道微納米噴針。

26、和/或，步驟s3中獲得的微納米噴針為多通道微納米噴針，包括以下步驟：

27、將潔凈的具有納米通道的噴針模型放置于激光三維平臺上，利用激光刻蝕法在潔凈的具有納米通道的噴針模型上方一對一打印和噴針模型中納米通道連通的直徑為50~200μm的微米通道，每1個微米通道對應(yīng)連通1個納米通道，獲得具有微米通道和納米通道的多通道噴針模型；其中打印激光為二氧化碳激光，激光功率為10~20w，速度為20~30mm/s；將具有微米通道和納米通道的多通道噴針模型使用涂層刀具按部分切割，每部分有2~4個連通的微米通道和納米通道，并向微米通道中插入氧等離子體親水處理后的鋼針進行過盈配合，獲得多通道微納米噴針。

28、和/或，步驟s3中獲得的微納米噴針為陣列微納米噴針，包括以下步驟：

29、將潔凈的具有納米通道的噴針模型放置于激光三維平臺上，利用激光刻蝕法在潔凈的具有納米通道的噴針模型上方一對一打印和噴針模型中納米通道連通的直徑為50~200μm的微米通道，每1個微米通道對應(yīng)連通2~4個納米通道，獲得具有微米通道和納米通道的陣列噴針模型，其中打印激光為二氧化碳激光，激光功率為20~30w，速度為20~30mm/s；將具有微米通道和納米通道的陣列噴針模型使用涂層刀具按部分切割，每部分有1個微米通道對應(yīng)連通2~4個納米通道，并向微米通道中插入氧等離子體親水處理后的鋼針進行過盈配合，獲得陣列微納米噴針。

30、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，步驟s1.2.1中，將帶有植物絨毛的植物體，置于去離子水中進行超聲清洗；工作時間為15~25min，功率為20~60w，溫度為20~30℃；

31、和/或，步驟s1.2.2中，將經(jīng)過超聲清洗后的帶有植物絨毛的植物體置于室溫條件下晾曬時間為6~8h，去除植物體的植物絨毛表面的水分，實現(xiàn)干燥處理；

32、和/或，步驟s1.2.3中，采用涂層刀具將干燥處理后的帶有植物絨毛的植物體分割成寬度為5~10mm的葉片細條，選取符合制備需求的葉片細條；實現(xiàn)對干燥處理后的帶有植物絨毛的植物體的修整；

33、和/或，步驟s1.4.2中將濕潤的帶有植物絨毛的植物體置于-30~-15℃的冷凍環(huán)境中冷凍時間為3~5h。

34、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，步驟s2.1中的pdms混合溶液的制備方法包括：將pdms的基料與固化劑以體積比例為5：1~10：1混合，攪拌5~10min，獲得pdms混合溶液，并將pdms混合溶液置于真空箱中20~30min脫氣，去除pdms混合溶液內(nèi)部氣泡；

35、和/或，步驟s2.2，將pdms植物絨毛模具放置于已調(diào)平的水平平臺上，在室溫條件下固化時間為18~32h；

36、和/或，步驟s2.3中，將pdms植物絨毛模具中固化的pdms固化體與植物絨毛模具分離后，還包括：將具有納米通道的pdms噴針模型的納米通道面向下置于去離子水中超聲清洗，去除納米通道中殘留的植物絨毛；并放置在熱板上加熱，獲得潔凈的具有納米通道的噴針模型。

37、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，用于制備植物絨毛模具的帶有植物絨毛的植物體采用的包括爬山虎葉、荷花、蓮花中的一種；

38、和/或，超聲清洗帶有植物絨毛的植物體時將葉片正面朝下放置，可有效的保護植物絨毛且易于絨毛間臟污排出；

39、和/或，選取帶有植物絨毛的植物體的葉片細條時，挑選葉片細條上的各根絨毛之間呈單排縱向排列的葉片細條；

40、和/或，步驟s2.3中，將具有納米通道的噴針模型凹面朝下放置，超聲清洗的功率為100~300w，去除殘余的植物絨毛；

41、和/或，步驟s2.3中，放置在熱板上加熱的加熱溫度為60~90℃，加熱時間為20~30min。

42、本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案中，一種基于植物絨毛的微納米噴針，采用基于植物絨毛的微納米噴針制造方法制備得到微納米噴針。

43、本發(fā)明解了技術(shù)背景中存在的缺陷，本發(fā)明有益的技術(shù)效果是：

44、本發(fā)明的一種基于植物絨毛的微納米噴針制造方法及微納米噴針，利用植物葉表面的絨毛，獲得具有納米通道的植物絨毛模具的方式制造微納米噴針，具有制備工藝簡單，制備成本低廉，易于大批量制造的優(yōu)點。

45、1、本發(fā)明是基于爬山虎葉片絨毛通過冷凍澆注法，同時采用“四周包圍中心”的策略，制造了納米噴針通道。

46、2、本發(fā)明采用了激光刻蝕法制造微米通道，通過不同切割方式獲得單通道微納噴針、多通道微納噴針和陣列微納噴針。