一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具及其制備與應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，特別涉及一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具及其制備與應(yīng)用方法。本發(fā)明通過(guò)熱塑性模壓成型方法加工制備非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，在非晶合金表面制備出所設(shè)計(jì)的微納米結(jié)構(gòu)，并以其作為金屬及聚合物微納結(jié)構(gòu)壓印成型的模具。本發(fā)明方法可以在金屬材料表面通過(guò)壓印直接快速成型得到微納結(jié)構(gòu)，也可以在聚合物材料表面通過(guò)熱塑性模壓方法或快速壓印方法制備出微納結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具具有高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高耐磨性，以及優(yōu)良的表面質(zhì)量和良好的耐腐蝕性等特點(diǎn)。本發(fā)明提出的熱塑性模壓制備非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的方法具有成形精度高，制備方便，制備效率高等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具及其制備與應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，特別涉及一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具及其制備與應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料自從其誕生起，就一直作為最為重要的結(jié)構(gòu)和功能材料得到廣泛的應(yīng)用。金屬材料具有明顯的結(jié)構(gòu)敏感性，通過(guò)結(jié)構(gòu)的微納米化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其力學(xué)、耐磨、疏液、光學(xué)和催化等性能的調(diào)控，因此金屬微納米結(jié)構(gòu)的制備受到廣泛的關(guān)注。
[0003]目前已有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)金屬材料微納米結(jié)構(gòu)的制備，例如機(jī)加工、激光刻蝕、電子束直寫(xiě)曝光等加工成型技術(shù)進(jìn)行制備。但這些技術(shù)的成型精度和成型效率不高，使得有必要開(kāi)發(fā)更新型的微納米成型技術(shù)。在宏觀尺度(毫米量級(jí)以上)成型加工中，壓力加工成型(一般多采用沖壓成型或鍛造成型)技術(shù)因其操作簡(jiǎn)單、成本低廉、材料利用率高以及效率高而受到廣泛應(yīng)用。若能應(yīng)用于微納米結(jié)構(gòu)成型將有重要意義和廣泛應(yīng)用前景。但微納米結(jié)構(gòu)壓力成型或稱為壓印成型卻受到多種挑戰(zhàn)，如模具成型精度、模具的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐蝕性等均存在挑戰(zhàn)。首先，必須解決如何精確地制備出金屬材料微納米結(jié)構(gòu)壓印成型模具的問(wèn)題。雖然人們對(duì)金屬材料的微納壓印成型技術(shù)有了一定的認(rèn)識(shí)，但是用什么材料以及怎樣實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量成形仍不十分清楚。
[0004]此外，制備的金屬材料微納米結(jié)構(gòu)壓印成型模具對(duì)材料性能還具有以下幾個(gè)方面要求:
[0005]1.具有高強(qiáng)度和高硬度。壓印成型中需要施加壓力，高強(qiáng)度和高硬度能夠保證模具在壓印過(guò)程中不發(fā)生變形或損壞；
[0006]2.具有高韌性。為了提高生產(chǎn)效率，壓印成型周期一般較短，材料在壓印過(guò)程中需要承受成型力的沖擊，高韌性可以保證模具在壓印過(guò)程中不發(fā)生斷裂；
[0007]3.具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。模具材料不能和需要成型的材料發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)為了便于脫模，成型過(guò)程中往往會(huì)向模具內(nèi)涂覆脫模劑，磨具材料不能和脫模劑反應(yīng)；
[0008]4.具有良好的表面質(zhì)量。模具的表面質(zhì)量會(huì)直接影響壓印后產(chǎn)品的表面質(zhì)量，而且良好的表面質(zhì)量也有助于壓印后的脫模。
[0009]現(xiàn)有的可望用于制備金屬材料微納壓米結(jié)構(gòu)印成型模具的材料主要有金屬和陶瓷，例如鋼材、硬質(zhì)合金、碳化硅等。但是這些材料有的難以精確成形、有的強(qiáng)度不足，而有的則因?yàn)樘喽鵁o(wú)法滿足使用要求。
[0010]除此之外，金屬材料微納米結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法上也存在一些問(wèn)題?，F(xiàn)有的制備金屬成型模具的方法主要包括以下幾大類:1.直接成型，包括機(jī)加工，激光刻蝕，電火花加工等；2.光刻成型，包括電子束曝光，X射線光刻和紫外光刻等。其中，機(jī)加工制備的結(jié)構(gòu)尺寸往往較大，激光刻蝕和電火花加工方法制備得到的模具表面質(zhì)量較差，而光刻技術(shù)工藝復(fù)雜、效率低、成本高，并且往往還需要后處理。因此，如何高效的精確制備金屬材料微納米結(jié)構(gòu)壓印成型模具也是必須解決的一道難題。
[0011]為此，本發(fā)明提出采用強(qiáng)度高、硬度高、耐蝕性好的高性能非晶合金材料作為微納米結(jié)構(gòu)成型的模具材料，利用其精確成型特征、提出了熱塑性模壓成型技術(shù)來(lái)制備具有微納米結(jié)構(gòu)、且尺寸均勻的成型模具，并將該模具用于多種金屬的壓印成型、聚合物材料的模壓成型和快速壓印成型，制備出具有微納米結(jié)構(gòu)的金屬材料和聚合物材料。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具及其制備與應(yīng)用方法。
[0013]一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其包括如下步驟:
[0014]步驟1:制備非晶合金片:將非晶合金熔體冷卻，得到非晶合金的柱體或板材，并將制備得到的非晶合金柱體或板材切割成所需厚度的非晶合金片，或通過(guò)單輥旋淬法用非晶合金熔體制備非晶合金帶，然后將非晶合金帶截成所需大小的非晶合金片；
[0015]步驟2:對(duì)非晶合金片進(jìn)行表面處理:將步驟I中所得非晶合金片的一面(或切割面)進(jìn)行打磨拋光，得到一側(cè)表面光滑的非晶合金片；
[0016]步驟3:制備模板:利用光刻技術(shù)或激光干涉刻蝕方法、或其它可行的加工方法制備模板，在拋光硅片的表面刻蝕加工出所設(shè)計(jì)的圖案，作為金屬表面微納米壓印成型模具的微納結(jié)構(gòu)，以用作非晶合金片熱塑性模壓或壓印的模板；或者使用陽(yáng)極氧化鋁作為非晶合金片熱塑性模壓或壓印的模板；
[0017]步驟4:熱塑性模壓成型:將步驟2中一側(cè)拋光后的非晶合金片的拋光面與步驟3中所述模具有微納結(jié)構(gòu)的一面相對(duì)，對(duì)疊接觸在一起后放置于模具中，加熱至所述非晶合金片的過(guò)冷液相溫區(qū)并保溫，然后施加一定的壓力，保載一段時(shí)間，進(jìn)行模壓成形；
[0018]步驟5:卸載:卸去施加的壓力，冷卻模具，并取下模板和非晶合金片，此時(shí)，所述非晶合金片表面與模板貼合，并形成與模板相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)；
[0019]步驟6:脫模:將步驟5所得非晶合金片和模板放置于70?90攝氏度的濃度為0.5mol/L的KOH或NaOH溶液中，使模板被腐蝕掉，從而實(shí)現(xiàn)非晶合金片與模板的分離，得到一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具。
[0020]所述非晶合金為Pd基，Ni基，Ti基，Zr基或Fe基非晶合金材料；所述非晶合金的轉(zhuǎn)變溫度高于250°C。
[0021]所述非晶合金為Pd40.5Ni40.5Si4.5P14.5, Ni62Pd19Si2P17 或(Ti41Zr25Be28Fe6)93Cu7 等具有較大過(guò)冷液相溫度區(qū)間Λ T ( Λ T = Tx-Tg,其中Tx為起始晶化溫度，Tg為起始非晶轉(zhuǎn)變溫度，一般AT彡400C )的非晶合金材料。
[0022]所述微納結(jié)構(gòu)為圓柱結(jié)構(gòu)、棱柱結(jié)構(gòu)或其組合結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)圖形，所述微納結(jié)構(gòu)的特征尺寸(如圓柱、棱柱的直徑、邊長(zhǎng)等尺寸)為0.05μπ--50μπ?，深度為Ο.ΟΙμ--?10 μ m，所述微納結(jié)構(gòu)的最小的重復(fù)圖案尺寸為0.Ιμ--?ΙΟΟμπ?。
[0023]所述步驟I中非晶合金柱體的橫截面為直徑不小于5_的圓形或者邊長(zhǎng)不小于5mm的矩形；所述非晶合金帶的寬度為5mm以上，厚度為0.03mm?0.07mm。所述非晶合金片的厚度為0.03mm?3mm,邊長(zhǎng)不小于5mm。
[0024]所述步驟3中所得模板與非晶合金片對(duì)應(yīng)面的尺寸相互一致，厚度為0.1mm?2mm ο
[0025]所述步驟4中，所述模具的材質(zhì)為中碳鋼(45#鋼)、合金鋼、耐熱鋼或其它在熱壓溫度條件下具有足夠強(qiáng)度的金屬材料，內(nèi)腔橫截面為圓形或矩形等，對(duì)應(yīng)尺寸與非晶合金片、模板尺寸一致，以保證非晶合金片在過(guò)冷液相溫區(qū)時(shí)各處壓力一致，內(nèi)腔高度約為30mm (可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整)。
[0026]在所述步驟4的熱塑性模壓過(guò)程中，將拋光后的非晶合金片和模板疊合后，加熱至其過(guò)冷液相溫區(qū)中段(即起始玻璃轉(zhuǎn)變溫度1和起始晶化溫度1；的平均值附近)并進(jìn)行保溫，然后將疊合在一起的模板和非晶合金片在1MPa?400MPa壓強(qiáng)下保持Imin?5min。
[0027]—種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具是通過(guò)上述制備方法制備得到的。
[0028]一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在金屬材料上壓印成型制備微納結(jié)構(gòu)，包括如下步驟:
[0029]步驟1:待成型的金屬材料表面處理:將待成型的金屬材料的待成型面進(jìn)行拋光；
[0030]步驟2:壓印成型:將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具有微納結(jié)構(gòu)的一面與步驟I中所述待成型的金屬材料經(jīng)過(guò)拋光處理的待成型面對(duì)疊接觸放置或分別固定于上沖壓模具和下沖壓模具上，施加一定的壓力并保載一段時(shí)間，進(jìn)行壓??；
[0031]步驟3:卸載及脫模:卸去施加的壓力，取下所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和經(jīng)印壓的金屬材料，固定所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和經(jīng)印壓的金屬材料，并施加拉力，實(shí)現(xiàn)分離；當(dāng)所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和經(jīng)印壓的金屬材料在壓印前分別固定于上沖壓模具和下沖壓模具時(shí)，在卸載分離時(shí)即能夠?qū)崿F(xiàn)分離。
[0032]所述金屬材料為有色金屬或黑色金屬。
[0033]所述有色金屬為銅、鋁、鎂或鈦；所述黑色金屬為不銹鋼或碳鋼。
[0034]所述金屬材料的邊長(zhǎng)為35mm以上，厚度為0.5mm以上。
[0035]所述步驟2中，施加的壓力為50MPa?500MPa，保載時(shí)間為Is?3min。壓力和時(shí)間可根據(jù)圖形復(fù)雜程度、尺寸和成形質(zhì)量要求進(jìn)行調(diào)整。
[0036]一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在聚合物材料上熱塑模壓成型或壓印成型制備微納結(jié)構(gòu)；
[0037](一 )所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在聚合物材料上熱塑模壓成型制備微納結(jié)構(gòu)包括如下步驟:
[0038]步驟1:熱塑性模壓:將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具具有微納結(jié)構(gòu)的一面與聚合物材料的待成型面相對(duì)，對(duì)疊接觸在一起后放置于模具中，加熱至所述聚合物的過(guò)冷液相溫區(qū)并保溫，然后施加一定的壓力，保載一段時(shí)間，進(jìn)行模壓成形(一般約為1s?3min，用時(shí)根據(jù)成型圖形和成形質(zhì)量要求進(jìn)行調(diào)整)；
[0039]步驟2:卸載:卸去施加的壓力，冷卻模具，并取下所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和聚合物材料，所述聚合物材料表面和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，并形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)；
[0040]步驟3:脫模:固定所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和聚合物材料，并施加拉力，實(shí)現(xiàn)所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具與聚合物材料的分離。
[0041]( 二)所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在聚合物材料上壓印成型制備微納結(jié)構(gòu)包括如下步驟:
[0042]步驟1:壓印成型:將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具具有微納結(jié)構(gòu)的一面與聚合物材料的待成型面相對(duì)，并將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具與聚合物材料分別固定于上沖壓模具和下沖壓模具上，將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱至所需溫度，或采用熱輻射或其它方法將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱至待成型聚合物材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上，然后將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具具有微納結(jié)構(gòu)的一面沖壓至聚合物材料的待成型面上，加壓成型，保載一段時(shí)間(一般約為I秒至3分鐘，壓力和保載時(shí)間根據(jù)成型圖形和成形質(zhì)量要求進(jìn)行調(diào)整)；
[0043]步驟2:卸載與脫模:卸去所施加的壓力，上沖壓模具和下沖壓模具分離，所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具與聚合物材料同時(shí)分離，此時(shí)聚合物材料待成型面上形成了與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)；
[0044]步驟3:取樣:將具有微納結(jié)構(gòu)的聚合物材料制品樣品從成型位置移出；裝入新的需要成型的聚合物材料至成型位置并固定，將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱，重復(fù)聚合物材料待成型面微納結(jié)構(gòu)的成型制備過(guò)程。
[0045]所述聚合物為PMMA、PC、PP或PE等熱塑性材料。
[0046]所述聚合物材料的熱塑壓印成型或模壓成型過(guò)程中所施加的壓力為2MPa?10MPa。
[0047]本發(fā)明的有益效果為:
[0048]1.本發(fā)明的金屬材料微納壓印成型模具具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0049]a.強(qiáng)度高，硬度高，耐磨性好。非晶合金在原子排列上呈現(xiàn)長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的結(jié)構(gòu)，不存在晶體中的位錯(cuò)、空位和晶界等缺陷，因而具有很高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，通常是類似成分金屬材料的幾倍以上；
[0050]b.韌性高。非晶合金材料具有很高的韌性，其斷裂韌性為陶瓷材料的幾十至百倍;
[0051]c.表面質(zhì)量非常高。非晶合金在成型時(shí)，不存在晶界等缺陷，其成型精度可以達(dá)到亞納米量級(jí)；
[0052]d.耐腐蝕性好。非晶合金不存在晶體中的位錯(cuò)、空位和晶界等缺陷，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，可以抵抗脫模劑等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。
[0053]2.本發(fā)明的模壓制備非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的方法具有操作簡(jiǎn)單方便，成型效率高，精度高，尺寸均勻性好，成型力小，可控性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0054]3.本發(fā)明的基于非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的金屬材料或聚合物材料微納結(jié)構(gòu)快速成型制備方法具有操作簡(jiǎn)單方便，成型效率高，精度高，均勻性好，可控性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0055]圖1為本發(fā)明熱塑性模壓成型制備非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的模壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖2為本發(fā)明熱塑性模壓成型制備非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的工藝流程圖；
[0057]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的模板表面形貌的掃描電鏡照片；
[0058]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的掃描電鏡照片;
[0059]圖5a為本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的壓印后的有機(jī)玻璃PMMA (polymethylmethacrylate)的掃描電鏡照片；
[0060]圖5b為本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的壓印后的304不銹鋼的掃描電鏡照片；
[0061]圖5c為本發(fā)明實(shí)施例4制備得到的壓印后的純銅的光學(xué)顯微鏡照片；
[0062]圖6a?圖6c分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例5的模板表面形貌的掃描電鏡照片;
[0063]圖6d?圖6f分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的掃描電鏡照片；
[0064]圖6g?圖6i分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的壓印后的有機(jī)玻璃PMMA的掃描電鏡照片；
[0065]圖7a?圖7c分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例6的模板表面形貌的掃描電鏡照片;
[0066]圖7d?圖7f分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例6制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的掃描電鏡照片；
[0067]圖7g?圖7i分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例6制備得到的壓印后的304不銹鋼的掃描電鏡照片；
[0068]圖8a?圖8d分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例7的模板表面形貌的掃描電鏡照片;
[0069]圖Se?圖8h分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例7制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的掃描電鏡照片；
[0070]圖Si?圖81分別為不同形貌的本發(fā)明實(shí)施例7制備得到的壓印后的純銅的掃描電鏡照片；
[0071]圖9a為本發(fā)明實(shí)施例8的模板表面形貌的掃描電鏡照片；
[0072]圖9b為本發(fā)明實(shí)施例8制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的掃描電鏡照片；
[0073]圖9c為本發(fā)明實(shí)施例8制備得到的壓印后的有機(jī)玻璃PMMA的掃描電鏡照片；
[0074]圖中標(biāo)號(hào):1_壓縮機(jī)上壓頭、2-上鋼模、3-非晶合金片、4-模板、5-下鋼模、6_鋼制承載臺(tái)、7-可控加熱系統(tǒng)、8-壓縮機(jī)下壓頭。
【具體實(shí)施方式】
[0075]本發(fā)明提供了一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具及其制備與應(yīng)用方法，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0076]圖1為本發(fā)明熱塑性模壓成型制備非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的模壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該裝置包括:一對(duì)相對(duì)設(shè)置的壓力機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8，可通過(guò)上下移動(dòng)對(duì)其間的樣品進(jìn)行加壓并在某一應(yīng)力下保壓，試樣品在某一應(yīng)變速率或某一壓力下進(jìn)行變形；一鋼制承載臺(tái)6，放置于所述壓縮機(jī)下壓頭8之上；所述鋼制承載臺(tái)6上方設(shè)有一鋼質(zhì)模具(包含上鋼模2和下鋼模5)，鋼質(zhì)模具內(nèi)部放有待加工樣品，包括非晶合金片3和有微納結(jié)構(gòu)的模板4。所述鋼制承載臺(tái)6下方還設(shè)有一可控電阻加熱系統(tǒng)7，可以對(duì)鋼制承載臺(tái)6進(jìn)行加熱，并進(jìn)一步通過(guò)熱傳導(dǎo)對(duì)下鋼模5以及非晶合金片3和有微納結(jié)構(gòu)的模板4進(jìn)行加熱，使非晶合金片的溫度進(jìn)入其過(guò)冷液相溫區(qū)。其中，也可以將加熱體7改為電阻絲加熱爐，并安置于下鋼模5的外側(cè)對(duì)下鋼模5和非晶合金進(jìn)行加熱，使其達(dá)到所需溫度。
[0077]本發(fā)明熱塑性模壓成型制備非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的工藝流程如圖2所示。
[0078]實(shí)施例1
[0079]基于Ni基非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備:
[0080]利用傳統(tǒng)的包覆劑水淬方法將名義成分為Ni62Pd19Si2P17 (原子百分比)的合金熔體進(jìn)行冷卻，得到直徑為8mm，長(zhǎng)度為3cm的非晶合金柱體。
[0081]將上述非晶合金柱體用切割機(jī)截成厚度為2mm的薄片，并將其中一面使用2000號(hào)砂紙打磨至平整，然后使用1.5μπι粒度的金剛石拋光膏在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光。
[0082]在尺寸為1mmX 1mm,厚度為0.5mm的模板表面，利用光刻技術(shù)刻蝕出深度為5ym，周期為ΙΟΟμπι的復(fù)雜周期結(jié)構(gòu)以用作非晶合金熱壓印的模具。該模板的周期單元由圓柱和三棱柱構(gòu)成(如圖3所示)，圓柱直徑為20 μ m,三棱橫截面三邊邊長(zhǎng)分別約為72 μ m, 49 μ m 和 49 μ m。
[0083]將鋼質(zhì)承重臺(tái)6放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，將加熱電爐7置于其下，并將下鋼模5置于鋼質(zhì)承重臺(tái)6之上。打開(kāi)加熱電爐7，將下鋼模5以15攝氏度每分鐘的速率加熱至360攝氏度并保溫。將模板4放置于下鋼模5內(nèi)，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝上，然后將非晶合金薄片3置于模板4上的正中間，拋光的一面朝下，并蓋上上鋼模2。放置一分鐘，使非晶合金薄片3的溫度達(dá)到穩(wěn)定，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.5mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至20MPa時(shí),進(jìn)行保壓3min,然后卸載,取鋼質(zhì)模(非晶合金薄片3和模板4在鋼質(zhì)模具內(nèi))，氣冷至室溫。然后打開(kāi)鋼質(zhì)模具，取出非晶合金薄片3和模板4，此時(shí)非晶合金薄片3和模板4粘連在一起，該非晶合金薄片3的表面即形成與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)。將非晶合金薄片3和模板4置于70攝氏度的濃度為lmol/L的KOH溶液中3h，將模板4腐蝕掉，得到具有與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)微納結(jié)構(gòu)的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，如圖4所示。
[0084]實(shí)施例2
[0085]使用Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具壓印有機(jī)玻璃PMMA:
[0086]將有機(jī)玻璃PMMA薄板放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)壓縮機(jī)下壓頭8上，然后將通過(guò)實(shí)施例I制備得到的非晶合金金屬微納米壓印成型模具固定于連接壓縮機(jī)上壓頭I的附件上，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝下。用電爐將非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱至PMMA非晶轉(zhuǎn)變溫度以上50度。移去電爐，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為2mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至2MPa時(shí),進(jìn)行保壓3min,然后卸載。取下有機(jī)玻璃PMMA薄板和非晶合金金屬微納米壓印成型模具及附件，施加垂直表面方向的拉力將兩者分離，有機(jī)玻璃PMMA薄板表面形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)，如圖5a所示。
[0087]實(shí)施例3
[0088]基于Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的304不銹鋼板表面的微納米結(jié)構(gòu)壓印成型:
[0089]將電解拋光后的304不銹鋼板放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)壓縮機(jī)下壓頭8上，拋光的一面朝上。然后將通過(guò)實(shí)施例1制備得到的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具放置于所述的304不銹鋼板上，具有微納米結(jié)構(gòu)的一面朝下，面對(duì)不銹鋼板。通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.2mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至10MPa時(shí),進(jìn)行保壓3min,然后卸載。取下304不銹鋼板和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，施加拉力將兩者分離，304不銹鋼板表面形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)，如圖5b所示。
[0090]實(shí)施例4
[0091]基于Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的純銅板表面微納米壓印成型:
[0092]將拋光后的銅板放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)壓縮機(jī)下壓頭8上，拋光的一面朝上。然后將通過(guò)實(shí)施例1制備得到的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具放置于所述的銅板上，具有微納結(jié)構(gòu)的一面朝下，面對(duì)銅板。通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.2mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至50MPa時(shí)，進(jìn)行保壓2min，然后卸載。取下銅板和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，施加拉力將兩者分離，銅板表面形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)，如圖5c所示。
[0093]實(shí)施例5
[0094]具有復(fù)雜微納米的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備，及有機(jī)玻璃PMMA熱塑性模壓成型:
[0095]利用傳統(tǒng)的包覆劑水淬方法將名義成分為Ni62Pd19Si2P17 (原子百分比)的合金熔體進(jìn)行冷卻，得到直徑為8mm，長(zhǎng)度為3cm的非晶合金柱體。
[0096]將上述非晶合金柱體用切割機(jī)截成厚度為2mm的薄片，并將其中一面使用2000號(hào)砂紙打磨至平整，然后使用1.5μπι粒度的金剛石拋光膏在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光。
[0097]在尺寸為1mmX 1mm,厚度為0.5mm的模板表面,利用光刻技術(shù)刻蝕出復(fù)雜周期結(jié)構(gòu)以用作非晶合金熱壓印的模具。該硅模板表面微納米結(jié)構(gòu)的形狀為圓孔、正八邊形孔等，特征尺寸為6 μ m?70 μ m,周期為12 μ m?100 μ m,深度約為8 μ m,如圖6a?圖6c所
/Jn ο
[0098]將鋼質(zhì)承重臺(tái)6放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，將加熱電爐7置于其下，并將下鋼模5置于鋼質(zhì)承重臺(tái)6之上。打開(kāi)加熱電爐7，將下鋼模5以15攝氏度每分鐘的速率加熱至360攝氏度并保溫。將模板4放置于下鋼模5內(nèi)，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝上，然后將非晶合金薄片3置于模板4上的正中間，拋光的一面朝下，并蓋上上鋼模2。放置一分鐘，使非晶合金薄片3的溫度達(dá)到穩(wěn)定，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.5mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至30MPa時(shí),進(jìn)行保壓3min,然后卸載,取鋼質(zhì)模(非晶合金薄片3和模板4在鋼質(zhì)模具內(nèi))，空冷至室溫。然后打開(kāi)鋼質(zhì)模具，取出非晶合金薄片3和模板4，此時(shí)非晶合金薄片3和模板4粘連在一起，該非晶合金薄片3的表面即形成與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)。將非晶合金薄片3和模板4置于70攝氏度的濃度為lmol/L的KOH溶液中3h，將模板4腐蝕掉，得到具有與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)微納結(jié)構(gòu)的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，如圖6d?圖6f所
/Jn ο
[0099]將有機(jī)玻璃PMMA薄板放置于圖1中下鋼模5內(nèi)，然后將通過(guò)上述步驟制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具放置于所述的機(jī)玻璃PMMA薄板上，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝下，然后蓋上上鋼模2，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為2mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至1MPa時(shí),進(jìn)行保壓Imin,然后卸載。冷卻后取下有機(jī)玻璃PMMA薄板和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具,施加垂直表面方向的拉力將兩者分離，有機(jī)玻璃PMMA薄板表面形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)，如圖6g?圖6i所示。
[0100]實(shí)施例6
[0101]具有復(fù)雜微納米的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備，及304不銹鋼壓印成型:
[0102]利用傳統(tǒng)的包覆劑水淬方法將名義成分為Ni62Pd19Si2P17 (原子百分比)的合金熔體進(jìn)行冷卻，得到直徑為8mm，長(zhǎng)度為3cm的非晶合金柱體。
[0103]將上述非晶合金柱體用切割機(jī)截成厚度為2mm的薄片，并將其中一面使用2000號(hào)砂紙打磨至平整，然后使用1.5μπι粒度的金剛石拋光膏在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光。
[0104]在尺寸為1mmX 1mm,厚度為0.5mm的模板表面,利用光刻技術(shù)刻蝕出復(fù)雜周期結(jié)構(gòu)以用作非晶合金熱壓印的模具。該硅模板表面微納米結(jié)構(gòu)的形狀為圓孔、正八邊形孔等，特征尺寸為10 μ m?70 μ m,周期為12 μ m?100 μ m,深度約為8 μ m,如圖7a?圖7c所
/Jn ο
[0105]將鋼質(zhì)承重臺(tái)6放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，將加熱電爐7置于其下，并將下鋼模5置于鋼質(zhì)承重臺(tái)6之上。打開(kāi)加熱電爐7，將下鋼模5以15攝氏度每分鐘的速率加熱至360攝氏度并保溫。將模板4放置于下鋼模5內(nèi)，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝上，然后將非晶合金薄片3置于模板4上的正中間，拋光的一面朝下，并蓋上上鋼模2。放置一分鐘，使非晶合金薄片3的溫度達(dá)到穩(wěn)定，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.5mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至20MPa時(shí),進(jìn)行保壓3min,然后卸載,取鋼質(zhì)模(非晶合金薄片3和模板4在鋼質(zhì)模具內(nèi))，空冷至室溫。然后打開(kāi)鋼質(zhì)模具，取出非晶合金薄片3和模板4，此時(shí)非晶合金薄片3和模板4粘連在一起，該非晶合金薄片3的表面即形成與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)。將非晶合金薄片3和模板4置于70攝氏度的濃度為lmol/L的KOH溶液中3h，將模板4腐蝕掉，得到具有與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)微納結(jié)構(gòu)的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，如圖7d?圖7f所
/Jn ο
[0106]將電解拋光后的304不銹鋼板放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)壓縮機(jī)下壓頭8上，拋光的一面朝上。然后將通過(guò)上述步驟制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具放置于所述的304不銹鋼板上，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝下。通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.2mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至150MPa時(shí)，進(jìn)行保壓3min，然后卸載。取下304不銹鋼板和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，施加拉力將兩者分離，304不銹鋼板表面形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)，如圖7g?圖7i所示。
[0107]實(shí)施例7
[0108]具有復(fù)雜微納米的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備，及純銅壓印成型:
[0109]利用傳統(tǒng)的包覆劑水淬方法將名義成分為Ni62Pd19Si2P17 (原子百分比)的合金熔體進(jìn)行冷卻，得到直徑為8mm，長(zhǎng)度為3cm的非晶合金柱體。
[0110]將上述非晶合金柱體用切割機(jī)截成厚度為2mm的薄片，并將其中一面使用2000號(hào)砂紙打磨至平整，然后使用1.5μπι粒度的金剛石拋光膏在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光。
[0111]在尺寸為1mmX 1mm,厚度為0.5mm的模板表面,利用光刻技術(shù)刻蝕出復(fù)雜周期結(jié)構(gòu)以用作非晶合金熱壓印的模具。該硅模板表面微納米結(jié)構(gòu)的形狀為圓孔、正八邊形孔等，特征尺寸為6 μ m?70 μ m,周期為12 μ m?100 μ m,深度約為8 μ m,如圖8a?圖8c所
/Jn ο
[0112]將鋼質(zhì)承重臺(tái)6放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，將加熱電爐7置于其下，并將下鋼模5置于鋼質(zhì)承重臺(tái)6之上。打開(kāi)加熱電爐7，將下鋼模5以15攝氏度每分鐘的速率加熱至360攝氏度并保溫。將模板4放置于下鋼模5內(nèi)，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝上，然后將非晶合金薄片3置于模板4上的正中間，拋光的一面朝下，并蓋上上鋼模2。放置一分鐘，使非晶合金薄片3的溫度達(dá)到穩(wěn)定，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.5mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至20MPa時(shí),進(jìn)行保壓3min,然后卸載,取鋼質(zhì)模(非晶合金薄片3和模板4在鋼質(zhì)模具內(nèi))，空冷至室溫。然后打開(kāi)鋼質(zhì)模具，取出非晶合金薄片3和模板4，此時(shí)非晶合金薄片3和模板4粘連在一起，該非晶合金薄片3的表面即形成與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)。將非晶合金薄片3和模板4置于70攝氏度的濃度為lmol/L的KOH溶液中3h，將模板4腐蝕掉，得到具有與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)微納結(jié)構(gòu)的Ni62Pd19Si2P17非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，如圖8d?圖8f所
/Jn ο
[0113]將拋光后的銅板放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)壓縮機(jī)下壓頭8上，拋光的一面朝上。然后將通過(guò)上述步驟制備得到的非晶合金金屬微納米壓印成型模具放置于所述的銅板上，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝下。通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.2mm/min，當(dāng)壓強(qiáng)增加至120MPa時(shí)，進(jìn)行保壓10s，然后卸載。取下銅板和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，施加拉力將兩者分離，銅板表面形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)，如圖8h?圖Si所示。
[0114]實(shí)施例8
[0115]Pd4a5Ni4a5Si4.5P14.dMH合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備，及有機(jī)玻璃PMMA熱塑性模壓成型:
[0116]利用傳統(tǒng)的包覆劑水淬方法將名義成分為Pd4a 5Ni40.5Si4.5P14.5 (原子百分比)的合金熔體進(jìn)行冷卻，得到直徑為8mm，長(zhǎng)度為3cm的非晶合金柱體。
[0117]將上述非晶合金柱體用切割機(jī)截成厚度為2mm的薄片，并將其中一面使用2000號(hào)砂紙打磨至平整，然后使用1.5μπι粒度的金剛石拋光膏在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光。
[0118]在尺寸為1mmX 1mm,厚度為0.5mm的模板表面,利用激光干涉技術(shù)刻蝕出周期結(jié)構(gòu)以用作非晶合金熱壓印的模具。該硅模板表面微納米結(jié)構(gòu)的形狀為圓孔，特征尺寸約為400nm,周期為1.5 μ m,深度約為200nm(如圖9a所示)。
[0119]將鋼質(zhì)承重臺(tái)6放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，將加熱電爐7置于其下，并將下鋼模5置于鋼質(zhì)承重臺(tái)6之上。打開(kāi)加熱電爐7，將下鋼模5以15攝氏度每分鐘的速率加熱至360攝氏度并保溫。將模板4放置于下鋼模5內(nèi)，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝上，然后將非晶合金薄片3置于模板4上的正中間，拋光的一面朝下，并蓋上上鋼模2。放置一分鐘，使非晶合金薄片3的溫度達(dá)到穩(wěn)定，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為0.5mm/min,當(dāng)壓強(qiáng)增加至30MPa時(shí),進(jìn)行保壓3min,然后卸載,取鋼質(zhì)模(非晶合金薄片3和模板4在鋼質(zhì)模具內(nèi))，空冷至室溫。然后打開(kāi)鋼質(zhì)模具，取出非晶合金薄片3和模板4，此時(shí)非晶合金薄片3和模板4粘連在一起，該非晶合金薄片3的表面即形成與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)。將非晶合金薄片3和模板4置于70攝氏度的濃度為lmol/L的KOH溶液中3h，將模板4腐蝕掉，得到具有與所述模板表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)Pd4a5Ni4(l.5Si4.5P14.5非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具(如圖9b所示)O
[0120]將有機(jī)玻璃PMMA薄板放置于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)壓縮機(jī)下壓頭8上，然后將通過(guò)上述步驟制備得到的非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具固定于連接壓縮機(jī)上壓頭I的附件上，有微納結(jié)構(gòu)的一面朝下。用電爐將非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱至PMMA非晶轉(zhuǎn)變溫度以上50度。移去電爐，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的壓縮機(jī)上壓頭I和壓縮機(jī)下壓頭8的上下移動(dòng)來(lái)施加壓力，壓縮速率為2mm/min，當(dāng)壓強(qiáng)增加至50MPa時(shí)，進(jìn)行保壓lmin，然后卸載。取下有機(jī)玻璃PMMA薄板和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具及附件,施加垂直表面方向的拉力將兩者分離，有機(jī)玻璃PMMA薄板表面形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具表面微納結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)，如圖9c所示。
【權(quán)利要求】
1.一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:制備非晶合金片； 步驟2:對(duì)非晶合金片進(jìn)行表面處理:將步驟I中所得非晶合金片的一面(或切割面)進(jìn)行打磨拋光，得到一側(cè)表面光滑的非晶合金片； 步驟3:制備模板:利用光刻技術(shù)或激光干涉刻蝕方法制備模板，在拋光硅片的表面刻蝕加工出所設(shè)計(jì)的圖案，作為金屬表面微納米壓印成型模具的微納結(jié)構(gòu)，以用作非晶合金片熱塑性模壓或壓印的模板；或者使用陽(yáng)極氧化鋁作為非晶合金片熱塑性模壓或壓印的模板； 步驟4:熱塑性模壓成型:將步驟2中一側(cè)拋光后的非晶合金片的拋光面與步驟3中所述模具有微納結(jié)構(gòu)的一面相對(duì)，對(duì)疊接觸在一起后放置于模具中，加熱至所述非晶合金片的過(guò)冷液相溫區(qū)并保溫，然后施加一定的壓力，保載一段時(shí)間； 步驟5:卸載:卸去施加的壓力，冷卻模具，并取下模板和非晶合金片，此時(shí)，所述非晶合金片表面與模板貼合，并形成與模板相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)； 步驟6:脫模:將步驟5所得非晶合金片和模板放置于KOH或NaOH溶液中，使模板被腐蝕掉，從而實(shí)現(xiàn)非晶合金片與模板的分離，得到一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于:所述非晶合金為Pd基，Ni基，Ti基，Zr基或Fe基非晶合金材料；所述非晶合金的非晶轉(zhuǎn)變溫度高于250°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于:所述非晶合金為 Pd40.5Ni40.5Si4.5P14.5，Ni62Pd19Si2P17 或(Ti41Zr25Be28Fe6)93Cu7 非晶合金材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于:所述微納結(jié)構(gòu)為圓柱結(jié)構(gòu)、棱柱結(jié)構(gòu)或其組合結(jié)構(gòu)，所述微納結(jié)構(gòu)的特征尺寸為0.05 μ m?50 μ m,深度為0.01 μ m?10 μ m,所述微納結(jié)構(gòu)的最小的重復(fù)圖案尺寸為0.1 μ m ?100 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于:所述非晶合金片的厚度為0.03mm?3mm,邊長(zhǎng)不小于5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于:所述步驟3中所得模板與非晶合金片對(duì)應(yīng)面的尺寸相互一致，厚度為0.1mm?2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于:所述步驟4中，所述模具的材質(zhì)為中碳鋼、合金鋼或耐熱鋼，內(nèi)腔橫截面為圓形或矩形，對(duì)應(yīng)尺寸與非晶合金片、模板尺寸一致，以保證非晶合金片在過(guò)冷液相溫區(qū)時(shí)各處壓力一致，保證非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具在各個(gè)區(qū)域的尺寸均勻一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的制備方法，其特征在于:在所述步驟4的熱塑性模壓過(guò)程中，將拋光后的非晶合金片和模板疊合后，加熱至其過(guò)冷液相溫區(qū)中段并進(jìn)行保溫，然后將疊合在一起的模板和非晶合金片在1MPa?400MPa壓強(qiáng)下保持Imin?5min。
9.一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，其特征在于:所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具是通過(guò)權(quán)利要求1?8任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備方法制備得到的。
10.如權(quán)利要求9所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在金屬材料上壓印成型制備微納結(jié)構(gòu)，包括如下步驟: 步驟1:待成型的金屬材料表面處理:將待成型的金屬材料的待成型面進(jìn)行拋光； 步驟2:壓印成型:將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具有微納結(jié)構(gòu)的一面與步驟I中所述待成型的金屬材料經(jīng)過(guò)拋光處理的待成型面對(duì)疊接觸放置或分別固定于上沖壓模具和下沖壓模具上，施加一定的壓力并保載一段時(shí)間，進(jìn)行壓印； 步驟3:卸載及脫模:卸去施加的壓力，取下所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和經(jīng)印壓的金屬材料，固定所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和經(jīng)印壓的金屬材料，并施加拉力，實(shí)現(xiàn)分離；當(dāng)所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和經(jīng)印壓的金屬材料在壓印前分別固定于上沖壓模具和下沖壓模具時(shí)，在卸載分離時(shí)即能夠?qū)崿F(xiàn)分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述金屬材料為有色金屬或黑色金屬。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述有色金屬為銅、鋁、鎂或鈦；所述黑色金屬為不銹鋼、碳鋼或合金鋼。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述金屬材料的邊長(zhǎng)為35mm以上，厚度為0.5mm以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述步驟2中，施加的壓力為50MPa?500MPa，保載時(shí)間為Is?3min。
15.如權(quán)利要求9所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在聚合物材料上熱塑模壓成型或壓印成型制備微納結(jié)構(gòu)； (一)所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在聚合物材料上熱塑模壓成型制備微納結(jié)構(gòu)包括如下步驟: 步驟1:熱塑性模壓:將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具具有微納結(jié)構(gòu)的一面與聚合物材料的待成型面相對(duì)，對(duì)疊接觸在一起后放置于模具中，加熱至所述聚合物的過(guò)冷液相溫區(qū)并保溫，然后施加一定的壓力，保載一段時(shí)間，進(jìn)行模壓成形； 步驟2:卸載:卸去施加的壓力，冷卻模具，并取下所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和聚合物材料，所述聚合物材料表面和非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具，并形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)； 步驟3:脫模:固定所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具和聚合物材料，并施加拉力，實(shí)現(xiàn)所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具與聚合物材料的分離。 (二)所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具用于在聚合物材料上壓印成型制備微納結(jié)構(gòu)包括如下步驟: 步驟1:壓印成型:將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具具有微納結(jié)構(gòu)的一面與聚合物材料的待成型面相對(duì)，并將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具與聚合物材料分別固定于上沖壓模具和下沖壓模具上，將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱至所需溫度，或采用熱輻射方法將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱至待成型聚合物材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上，然后將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具具有微納結(jié)構(gòu)的一面沖壓至聚合物材料的待成型面上，加壓成型，保載一段時(shí)間； 步驟2:卸載與脫模:卸去所施加的壓力，上沖壓模具和下沖壓模具分離，所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具與聚合物材料同時(shí)分離，此時(shí)聚合物材料待成型面上形成與所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具相對(duì)應(yīng)的微納結(jié)構(gòu)； 步驟3:取樣:將具有微納結(jié)構(gòu)的聚合物材料制品樣品從成型位置移出；裝入新的需要成型的聚合物材料至成型位置并固定，將所述非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具加熱，重復(fù)聚合物材料待成型面微納結(jié)構(gòu)的成型制備過(guò)程。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述聚合物為PMMA、PC、PP或PE材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種非晶合金微納結(jié)構(gòu)壓印成型模具的應(yīng)用方法，其特征在于:所述聚合物材料的熱塑壓印成型或模壓成型過(guò)程中所施加的壓力為2MPa?lOOMPa。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK104308452SQ201410415510
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】姚可夫, 劉學(xué), 邵洋 申請(qǐng)人:清華大學(xué)