玻璃模压成形过程中的温度通常在500ºC以上,因此高温下模具材料的变化将会影响微纳模具的精度,进而影响模压成形的玻璃元器件的形貌精度与表面质量。为了改善因非晶态磷化镍模具在模压过程中发生的晶态转变导致的成形精度低与模具寿命短的缺点,将非晶态磷化镍材料预先转变为晶态材料后再在其表面加工微纳结构。图9展示了非晶态磷化镍和晶态磷化镍微纳结构模具在模压后的表面。

图9(a) 非晶态磷化镍与 (b) 晶态磷化镍微纳结构模具模压后的表面形貌。
04未来展望
未来,针对具有极小尺寸和高质量的极端特性微纳结构的制造仍将是研究的重点。此外,对微纳器件性能的更高要求使得大面积加工成为微纳结构模具的另一个极端特征,这将激发高效率和低成本制造。同时,由于模具材料的更新换代,研究最合适的加工方法和工艺将一直是微纳模具制造的热点。此外,将蚀刻等非机械方法与微纳切削相结合的复合技术将受到更多关注。
05作者简介

周天丰,北京理工大学机械与车辆学院教授,国家海外高层次引进人才。主要从事精密/超精密切削、模压成形、放电加工等机械加工工艺研究及其装备开发,主要包括模具材料开发,微纳模具制造,玻璃非球面/自由曲面透镜加工,微纳结构加工,微透镜阵列加工等。