激光直寫法制備多級微剛毛陣列的試驗研究.pdf

1、爬壁機器人具有重要的研究意義和廣闊的發(fā)展前景，其關(guān)鍵在于粘附腳掌的設(shè)計，制備仿壁虎腳掌的粘附陣列就顯得尤為重要。
　　本文以大壁虎腳掌的剛毛陣列作為仿生對象，采用干膜SU8作為制備材料，利用激光直寫技術(shù)探索制備仿壁虎剛毛多級微陣列的新方法。激光直寫光刻技術(shù)是一種新興的微納加工技術(shù)，其優(yōu)點在于可以曝光出任意復(fù)雜圖形的陣列，無需掩膜或光刻制模，且制備成本低，生產(chǎn)效率高。這一系列優(yōu)點都將有利于制備軟材質(zhì)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的粘附陣列。本文主要從以

2、下三個方面展開研究:
　　1、制各直立二級和三級陣列?；诩す庵睂懠夹g(shù)的曝光原理，利用各級陣列間距差所導致顯影速率差的方法，制備了直立二級和三級結(jié)構(gòu)微陣列，該方法工藝簡單，且有效降低了陣列倒伏和粘連等問題。在二級陣列制備的基礎(chǔ)上，分析了曝光時間、顯影時間和間距對陣列制備的影響，并獲得了二級陣列曝光時間和曝光深度、顯影時間和顯影深度的關(guān)系，為后續(xù)實驗提供了理論基礎(chǔ)。
　　2、制備不同形狀和結(jié)構(gòu)的陣列。實驗中制備了不同形狀的一級

3、和二級直立仿壁虎剛毛陣列，形狀主要有長方形、三角形、十字形、T字形、圓形和L字形。同時，效仿壁虎腳掌剛毛的結(jié)構(gòu)，嘗試制各傾斜和末端膨大結(jié)構(gòu)的陣列，在傾斜陣列的制備中，采用了基底傾斜法、掩膜法等方法;在末端膨大結(jié)構(gòu)的制備中，主要嘗試了背面曝光、應(yīng)力回彈法、聚焦面下調(diào)和蘑菇頭結(jié)構(gòu)等。
　　3、對所制備的陣列進行粘附性能測試，測試實驗主要包括法向與切向粘附性能測試。著重進行了以下幾方面分析:通過比較二級與三級陣列粘附力，得到同等條件下，