[0003] 本发明为了克服上述脱衬底纳米线制造技术的不足，发明一种脱衬底纳米线的打印制造装置及方法。首先基于电流体动力效应的微纳尺度电喷射流在衬底上叠层打印出具有一定间距的三维黏性支座，接着更换纳米线溶液并调节打印参数获得纳米尺度高粘连续射流，带有一定速度的高粘连续射流搭在两个三维黏性支座上，高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，获得纳米简支梁，利用两束高功率密度激光束切断纳米简支梁，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移可将脱衬底纳米线移动到所需的结构上。此脱衬底纳米线的打印制造装置及方法具有工艺简单、制备周期短、成本低等优点。
[0004] 本发明采取的技术方案是：
[0005] 一种脱衬底纳米线的打印制造装置，该装置利用电射流打印技术在衬底上制备出具有一定间距的两个三维黏性支座，调节打印参数获得远小于喷针内径的纳米尺度高粘连续射流，此射流在电场力和自身重力等作用下以一定速度搭在两个三维黏性支座上，高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，获得纳米简支梁，承接转移台的上表面轻微接触纳米简支梁，利用两个高功率密度激光束切断纳米简支梁并落至下方的承接转移台上，制备出脱衬底纳米线，承接转移可将脱衬底纳米线移动到所需的结构上。该装置包括打印制造模块、激光切割模块和承接转移模块；所述的打印制造模块包括X‑Y运动轴、衬底、高清CCD相机、高压电源、精密注射泵、微量注射器、脱衬底纳米线溶液、连接导管、微纳喷针、导电喷针夹具、Z运动轴、纳米尺度高粘连续射流、纳米简支梁、三维黏性支座、支座溶液、支座溶液射流和支座溶液液滴。所述的X‑Y运动轴上方固定有衬底，X‑Y运动轴带动衬底在平面内移动；所述的精密注射泵上方固定有微量注射器，微量注射器抽取一定量的支座溶液，借助精密注射泵的推压力通过连接导管将支座溶液输送至微纳喷针内；所述的微纳喷针安装在导电喷针夹具上，导电喷针夹具固定在Z运动轴上，微纳喷针可以随Z运动轴在垂直方向上移动；所述的高清CCD相机观测脱衬底纳米线的打印制造过程；所述的高压电源输出端连接导电喷针夹具，高压电源向微纳喷针施加高电压，此时微纳喷针与衬底间形成空间电场，微纳喷针内的支座溶液受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针出口处形成微纳米尺度支座溶液射流或支座溶液液滴；所述的支座溶液射流或支座溶液液滴在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发，黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座；所述的三维黏性支座个数为两个，两个三维黏性支座之间具有一定的间距；所述的三维黏性支座的黏度可通过调节支座溶液射流或支座溶液液滴的喷射时间和层间叠加的周期实现；所述的脱衬底纳米线溶液被吸入到微量注射器内，借助精密注射泵、连接导管将脱衬底纳米线溶液输送至微纳喷针内，脱衬底纳米线溶液在多力复合作用下于微纳喷针出口处形成纳米尺度高粘连续射流，具有一定速度的纳米尺度高粘连续射流喷射、搭在两个三维黏性支座上方；纳米尺度高粘连续射流和三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁。
[0006] 所述的激光切割模块包括激光束和脱衬底纳米线；所述的激光束为两个，两个高功率密度的激光束可产生数千摄氏度的局部高温，且同时照射三维黏性支座内侧的纳米简支梁，使纳米简支梁两侧瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线；所述的高清CCD相机观察激光束切割纳米简支梁的情况，并调节激光束的光束直径、温度、切割扫描速度等参数，以保证纳米简支梁两端同时被切断。
[0007] 所述的承接转移模块包括承接转移台和承接转移台控制系统；所述的承接转移台位于纳米简支梁下方且位于两个三维黏性支座的内侧；所述的承接转移台控制系统控制承接转移台的运动，在激光束切割纳米简支梁之前，承接转移台控制系统精细控制承接转移台的移动，直至接触纳米简支梁的下表面，由两个激光束切割纳米简支梁两侧获得的脱衬底纳米线落至承接转移台上，控制承接转移台可以将脱衬底纳米线移动到所需位置；所述的高清CCD相机观察承接转移台与纳米简支梁、三维黏性支座的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明还提供一种脱衬底纳米线的打印制造方法，采用上述的打印制造装置进行实施，其方法步骤具体如下：
[0009] 第一步，打印两个三维黏性支座
[0010] 首先将衬底放置、固定到X‑Y运动轴，精密注射泵上方固定有微量注射器，微量注射器通过连接导管与微纳喷针连通，微量注射器吸入一定量的支座溶液，微量注射器借助精密注射泵通过连接管路将支座溶液输送至微纳喷针内，微纳喷针固定在导电喷针夹具上，导电喷针夹具固定在Z运动轴上，微纳喷针可以随Z运动轴在垂直方向上移动；高压电源通过导电喷针夹具向微纳喷针施加适量高电压，此时在微纳喷针与衬底之间形成强电场力，微纳喷针内的支座溶液受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针出口处形成微纳米尺度支座溶液射流或支座溶液液滴；支座溶液射流或支座溶液液滴在喷射下落及三维叠层过程中会发生溶剂的挥发、黏度增大，在垂直方向上层层叠加制备出三维黏性支座；三维黏性支座的黏度可通过调节支座溶液射流或支座溶液液滴的喷射时间和改变三维黏性支座层间叠加的周期实现。
[0011] 第二步，打印纳米简支梁
[0012] 保持三维黏性支座在衬底上不动，微量注射器吸入一定量的脱衬底纳米线溶液，微量注射器借助精密注射泵通过连接管路将脱衬底纳米线溶液输送至微纳喷针内；高压电源通过导电喷针夹具向微纳喷针施加适量高电压，此时在微纳喷针与衬底之间形成强电场力，微纳喷针内的脱衬底纳米线溶液受到电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力等作用下在微纳喷针出口处形成纳米尺度高粘连续射流；纳米尺度高粘连续射流喷射、搭在具有一定间距的两个三维黏性支座上，纳米尺度高粘连续射流和三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁。
[0013] 第三步，激光切割制备脱衬底纳米线
[0014] 两个高功率密度的激光束可产生数千摄氏度的局部高温，切割纳米简支梁时，两个激光束同时照射三维黏性支座内侧的纳米简支梁，使纳米简支梁瞬间汽化、断裂，获得脱衬底纳米线；高清CCD相机观察激光束切割纳米简支梁的情况，并调节激光束的光束直径、温度、切割扫描速度等参数，以保证纳米简支梁两端同时被切断，制备脱衬底纳米线。
[0015] 第四步，承接转移脱衬底纳米线
[0016] 承接转移台位于纳米简支梁下方，并且位于两个三维黏性支座内侧；承接转移台控制系统控制承接转移台的运动，在激光束切割纳米简支梁前，承接转移台在承接转移台控制系统精细控制下不断移动，直至接触纳米简支梁的下表面；两个激光束切割纳米简支梁制备出的脱衬底纳米线落至承接转移台上，控制承接转移台可以将脱衬底纳米线移动到所需指定位置；高清CCD相机观察承接转移台与纳米简支梁、三维黏性支座的位置关系，以确保承接住脱衬底纳米线。
[0017] 本发明的有益效果为：利用电射流打印与激光切割相结合的装置及方法，实现脱衬底纳米线的打印制造，基于电流体动力效应喷射出的射流在衬底上打印出两个具有一定间距的三维黏性支座，再在三维黏性支座打印上纳米尺度高粘连续射流，纳米尺度高粘连续射流与三维黏性支座充分黏合、固化，形成纳米简支梁，利用两个高功率密度切割纳米简支梁两侧，制备出脱衬底纳米线，借助承接转移台可将脱衬底纳米线转移到所需结构中。电射流打印与激光切割相结合制造脱衬底纳米线，具有设备成本低、工艺简单、加工周期短等优势，为基于脱衬底纳米线为核心感知单元的高性能纳米器件的低成本、快速制造提供有效途径。附图说明：
[0018] 图1是本发明实施例中的脱衬底纳米线的打印制造示意图。
[0019] 图2是本发明实施例中的打印三维黏性支座的示意图。
[0020] 图3是本发明实施例中的打印纳米简支梁的示意图。
[0021] 图4是本发明实施例中制备脱衬底纳米线的示意图。
[0022] 图中：1 X‑Y运动轴、2衬底、3高清CCD相机、4高压电源、5精密注射泵、6微量注射器、7脱衬底纳米线溶液、8连接导管、9微纳喷针、10导电喷针夹具、11 Z运动轴、12纳米尺度高粘连续射流、13纳米简支梁、14三维黏性支座、15脱衬底纳米线、16承接转移台、17承接转移台控制系统、18激光束、19支座溶液、20支座溶液射流、21支座溶液液滴。
