一種三維微納結構器件的製備裝置及方法與流程
2023-05-30 16:20:11 4
本發明涉及一種三維微納結構器件的製備裝置及方法，屬於三維微納結構器件製備技術領域。
背景技術：
如今許多設備逐漸走向微型化，而設備微型化離不開其中零部件的微型化，傳統的材料製備成型方法諸如切削、衝壓等加工方法無法從精度和尺寸上達到微納結構，顯然已經逐漸不適合用於微型化零部件的加工成型。
超精密切削加工技術是一種可以實現微米級別加工的技術，它基於傳統切削加工方法發展起來的，又與傳統的切削有很大不同。首先，超精密切削加工過程需要克服待加工材料原子之間的結合力，這會在刀刃產生很大的應力和溫度，目前只有單晶金剛石刀具可以滿足這一要求。其次，超精密切削加工需要用到微米級別的金剛石刀具，刀具本身的尺寸限制了此工藝的加工尺寸，也導致此工藝無法進一步微細化。
相比起傳統的加工工藝，在電沉積製造過程中，材料的製備成型均是以離子的尺度進行的，金屬離子的尺寸在十分之一納米甚至更小，因此電沉積製造技術這種加工方法使得它在微納米結構材料製備領域有著極其大的潛能。
電化學製造中基於陰極沉積的增材製造技術被稱為電鑄，在電鑄過程中，電鍍液中的金屬離子不斷向陰極遷移，並沉積在陰極襯底上，直到達到所需要的厚度。然後，沉積層可以被機械等方法剝離，即獲得所需的金屬製品。電鑄具有無損耗、表面無應力、加工表面質量好、與零件材料硬度無關等優點。
雖然電鑄技術理論上在微納結構材料加工上具有極大的優勢，但是傳統電化學加工的加工定域性很差，這限制了它的微納尺度加工能力。加工定域性是指加工區和非加工區材料去除量的比值。在電沉積過程中，對於有電鍍液的陰極表面，只要有電流通過，就會發生金屬沉積，這些沉積的區域可能不僅僅只有期望加工的區域，這會導致工件的形狀出現一些細微的畸變。光刻膠鏤空模板屏蔽法可以提高其定域能力，目前最成熟且最具代表性技術是LIGA和準LIGA。LIGA利用同步輻射X射線源通過特製的圖形化掩模板對感光膠進行照射，然後用顯影液對曝光後的感光膠進行衝洗，得到與掩模板上圖形相對應的鏤空感光膠膜，接著用電沉積方法對這些孔洞進行填充，得到的金屬結構既可以作為最終產品也可以作為模具進行批量化生產。然而LIGA使用的同步輻射X射線源極為稀缺昂貴，這成為其大規模應用的主要障礙。準LIGA技術指的是用紫外線、雷射、質子束等代替同步輻射X射線的技術，這些準LIGA技術在解析度、深寬比方面均比LIGA技術遜色，加工尺寸也無法過於精細。並且，由於曝光光源和掩模板的限制，採用光刻膠鏤空屏蔽模板方式的LIGA和準LIGA技術目前無法獲得特徵尺寸在納米尺度的電鑄製品。
近年來發展起來了一種誘導電沉積(localized electro-deposition,LED)。它利用電化學原理在陰極上有選擇地逐步堆積金屬層而形成任意三維微納結構。該技術採用毛細玻璃管作為電鍍液盛放裝置，並且通過毛細玻璃管與陰極所在平臺之間的相對移動來控制電沉積位置，並最終得到所需三維結構。該技術成本較低，也大大提高了定域性，但是此方法中還是存在因為電鍍液本身較強流動性導致定域性不好的問題，所以並不能製成複雜、精細的三維微納結構。
Jie Hu和Min-Feng Yu在SCIENCE上報導了一種用電沉積製造類拱橋狀納米導線的方法。該方法基於上述的誘導電沉積方法，用一個口徑大約在3微米的微型管作為電鍍液釋放裝置，同時用聚焦離子束在管口一側切一口，然後用此管口在適當的移動速度下釋放電鍍液並沉積出了類拱橋狀的納米導線。但是此方法依然存在上述所說的定域能力不強的缺點，無法進一步製造出更複雜或者是更精細的三維微納結構。
技術實現要素：
本發明的目的是為了克服上述現有技術的缺陷，提供了一種三維微納結構的製備裝置，該裝置可以限制電鍍液的流動性，提高電沉積定域性。
本發明的另一目的在於提供一種三維微納結構的製備方法。
本發明的目的可以通過如下技術方案實現：
一種三維微納結構的製備裝置，包括微型電鍍管、容器、待鍍三維微納結構生長的襯底、三軸移動裝置、電源以及控制系統；
所述微型電鍍管內裝有電鍍液，所述容器內裝有與電鍍液不相溶的液體，所述襯底放置在容器內的底部，所述電鍍液為待鍍三維微納結構器件的電鍍液，所述微型電鍍管浸入在容器內的液體中；
所述電鍍液和襯底分別與電源連接，通過電鍍液在襯底上實現三維微納結構的電鍍；所述三軸移動裝置與控制系統連接，用於控制微型電鍍管與襯底之間的相對位置以及移動速度。
進一步的，所述微型電鍍管包括微型管、參比電極和對電極，所述微型管內裝有電鍍液、參比電極和對電極，對電極與電源正極連接；所述襯底可水平放置、傾斜放置或豎直放置，該襯底為工作電極，與電源負極連接；所述微型電鍍管與襯底之間相互垂直或成一傾斜的角度。
進一步的，所述微型管的材質採用玻璃、石英、鉑、不鏽鋼、鈦、銀或待鍍金屬；所述參比電極為浸入電鍍液中的獨立電極，採用現有的參比電極，例如甘汞電極、銀-氯化銀電極、銅-硫酸銅電極、醌氫醌電極、固體參比電極等；所述對電極為浸入電鍍液中的獨立電極或鍍在微型管內表面的薄膜，對電極可以採用化學穩定電極，如採用金、銀、鉑、不鏽鋼、鈦、石墨等製成的電極，也可以採用待鍍金屬製成的電極。
進一步的，所述微型管的管口橫切面直徑在10nm-1mm之間，管口的類型包括階梯狀管口、平面狀管口、斜口管口和尖口管口，管口截面形狀包括圓形、橢圓形和多邊形；微型管的管口橫切面直徑、管口的類型、管口截面形狀由待鍍三維微納結構的大小、形狀決定。
進一步的，所述電鍍液為水相電鍍液或油相電鍍液，當電鍍液為水相電鍍液時，容器內的液體為與水相電鍍液不相溶的有機液體，當電鍍液為油相電鍍液時，容器內的液體為與油相電鍍液不相溶的水性液體。
進一步的，所述有機液體為烴類液體、醚類液體、酯類液體、矽油、礦物油或油脂；烴類如環己烷、苯、甲苯、戊烷、己烷、辛烷等；滷代烴類如氯苯、四氯化碳、二氯甲烷等；醚類：乙醚、丙醚、石油醚等；酯類如乙酸乙酯等。
進一步的，所述電鍍液為待鍍金屬及其合金、半導體材料、高分子材料和複合材料的電鍍液，金屬及其合金包括：銅及銅合金、鎳及鎳合金、銀及銀合金、金及金合金、鈦及鈦合金、鋁及鋁合金、錫及錫合金、鐵及鐵合金、鋅及鋅合金、錳及錳合金等、鎢及鎢合金等；半導體材料包括：矽、鍺、碲化鎘、硒化鎘、硫化鎘、砷化鎵、磷化銦、硫化鋅、銅銦硒、硫化銅、銅銦鎵硒、銅鋅錫硫等；高分子材料包括：ABS塑料、聚丙烯、聚碸、聚碳酸酯、尼龍、酚醛玻璃纖維增強塑料、聚苯乙烯等；複合材料可以為金屬、半導體和高分子之間的複合材料；電鍍材料還可以是文獻已公開報導可以用電鍍方法沉積的任何材料；配製物質可以根據成本和性能要求來進行選擇。
進一步的，所述電鍍液中加入表面活性劑，表面活性劑的類型包括陰離子型、陽離子型、兩性離子型和非離子型活性劑；陰離子型如高級脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽等；陽離子型如胺鹽、季銨鹽等；兩性離子型如胺基酸型、甜菜鹼型等；非離子型如聚乙二醇型、多元醇型等；表面活性劑根據對待鍍三維微納結構的光亮性和平整性等要求進行選擇。
進一步的，所述控制系統控制微型電鍍管與襯底之間的相對移動，具體包括：
a、控制微型電鍍管在x、y、z三個相互垂直方向上移動，而襯底保持靜止狀態；
b、控制襯底在x、y、z三個相互垂直方向上移動，而微型電鍍管保持靜止狀態；
c、控制微型電鍍管在相互垂直的x、y、z三軸其中一個方向上移動，而襯底在另外兩個方向構成的平面上移動；
d、控制襯底在相互垂直的x、y、z三軸其中一個方向上移動，而微型電鍍管在另外兩個方向構成的平面上移動；
所述三軸移動裝置的移動精度控制在微米和納米尺度。
本發明的另一目的可以通過如下技術方案實現：
一種三維微納結構的製備方法，所述方法包括以下步驟：
1)清洗微型管和待鍍三維微納結構生長的襯底，去除油脂、氧化層和附著物；
2)配製與待鍍三維微納結構材料對應的電鍍液；
3)將襯底放置在容器內的底部，在容器內裝入與電鍍液不相溶的液體，並將微型管浸入在容器內的液體中；
4)將工作電極連接至襯底，電鍍液裝入微型管中，參比電極和對電極浸入電鍍液中；
5)接通電源，按照待鍍三維微納結構器件的形狀移動三軸移動裝置，開始電鍍三維微納結構器件；
6)三維微納結構器件電鍍完成後停止通電，取出襯底及襯底上的三維微納結構器件，對三維微納結構器件進行剝離，去除三維微納結構器件上的液體，完成三維微納結構器件的製備；
或所述方法包括以下步驟：
1)清洗微型管和待鍍三維微納結構生長的襯底，去除油脂、氧化層和附著物；
2)配製與待鍍三維微納結構材料對應的電鍍液，並將對電極鍍在微型管的內表面；
3)將襯底放置在容器內的底部，在容器內裝入與電鍍液不相溶的液體，並將微型管浸入在容器內的液體中；
4)將工作電極連接至襯底，電鍍液裝入微型管中，參比電極浸入電鍍液中；
5)接通電源，按照待鍍三維微納結構器件的形狀移動三軸移動裝置，開始電鍍三維微納結構器件；
6)三維微納結構器件電鍍完成後停止通電，取出襯底及襯底上的三維微納結構，對三維微納結構器件進行剝離，去除三維微納結構器件上的液體，完成三維微納結構的製備。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：
1、本發明的容器內裝有與電鍍液不相溶的液體，可以限制微型電鍍管內的電鍍液流動性，使得微型電鍍管內的電鍍液在釋放出來時不會擴散，保持非常好的定域性，解決傳統電鍍過程中由於電鍍液的流動性帶來的無法得到精細、可控的微納結構的問題；同時可以通過三軸移動裝置控制微型電鍍管與襯底之間的相對位置，從而得到特定形狀的三維微納結構。
2、本發明的電鍍液可以為水相電鍍液或油相電鍍液，當電鍍液為水相電鍍液時，容器內的液體為與水相電鍍液不相溶的有機液體(油相)，當電鍍液為油相電鍍液時，容器內的液體為與油相電鍍液不相溶的水性液體(水相)，也就是說容器內的液體會根據電鍍液的類型而作出變化，以滿足局域電鍍液的要求。
3、本發明的微型電鍍管中的微型管，其管口橫切面直徑、管口的類型、管口截面形狀由待鍍三維微納結構的大小、形狀決定，待鍍三維微納結構越微小，需要管口橫切面直徑越小的微型管。
4、本發明可以廣泛應用於三維微納材料、器件的製備，以及三維微納材料、器件的加工等行業中。
附圖說明
圖1為本發明實施例1的三維微納結構器件的製備裝置的結構示意圖。
圖2a為本發明實施例1的階梯狀管口示意圖。
圖2b為本發明實施例1的平面狀管口示意圖。
圖2c為本發明實施例1的斜口管口示意圖。
圖2d為本發明實施例1的尖口管口示意圖。
圖3a為本發明實施例1的截面形狀為圓形的管口示意圖。
圖3b為本發明實施例1的截面形狀為橢圓形的管口示意圖。
圖3c為本發明實施例1的截面形狀為三角形的管口示意圖。
圖3d為本發明實施例1的截面形狀為矩形的管口示意圖。
圖3e為本發明實施例1的截面形狀為六邊形的管口示意圖。
其中，1-容器，2-襯底，3-三軸移動裝置，4-電源，5-控制系統，6-微型管，7-參比電極，8-對電極，9-電鍍液，10-液體。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
實施例1：
如圖1所示，本實施例的三維微納結構器件的製備裝置包括微型電鍍管、容器1、待鍍三維微納結構器件(擬沉積物)的襯底2、三軸移動裝置3、電源4以及控制系統5。
所述微型電鍍管包括微型管6、參比電極7和對電極8，所述微型管6內裝有電鍍液9、參比電極7和對電極8，對電極8與電源4正極連接；所述容器1內裝有與電鍍液不相溶的液體10；所述襯底2可水平放置、傾斜放置或豎直放置，該襯底為工作電極，與電源4負極連接，所述微型電鍍管與襯底2之間相互垂直或成一傾斜的角度；接通電源後，通過電鍍液9在襯底2上實現三維微納結構器件的電鍍。
所述微型管6的材質採用玻璃、石英、鉑、不鏽鋼、鈦、銀等，也可以採用待鍍金屬；微型管6的管口橫切面直徑在10nm-1mm之間，管口的類型包括階梯狀管口、平面狀管口、斜口管口和尖口管口，階梯狀管口如圖2a所示，平面狀管口如圖2b所示，斜口管口如圖2c所示，尖口管口如圖2d所示，管口截面形狀包括圓形、橢圓形和多邊形(如三角形、矩形、其他多邊形)，截面形狀為圓形的管口如圖3a所示，截面形狀為橢圓形的管口如圖3b所示，截面形狀為三角形的管口如圖3c所示，截面形狀為矩形的管口如圖3d所示，截面形狀為六邊形的管口如圖3e所示；微型管6的管口橫切面直徑、管口的類型、管口截面形狀由待鍍三維微納結構器件的大小、形狀決定，待鍍三維微納結構器件越微小，需要管口橫切面直徑越小的微型管。
所述參比電極7為浸入電鍍液9中的獨立電極，參比電極7採用現有的參比電極，如甘汞電極、銀-氯化銀電極、銅-硫酸銅電極、醌氫醌電極、固體參比電極等；所述對電極8為浸入電鍍液9中的獨立電極或鍍在微型管6內表面的薄膜，對電極8可以採用化學穩定電極，如採用金、銀、鉑、不鏽鋼、鈦、石墨等製成的電極，也可以採用待鍍金屬製成的電極。
所述電鍍液9為待鍍金屬及其合金、半導體材料、高分子材料和複合材料的電鍍液，金屬及其合金包括：銅及銅合金、鎳及鎳合金、銀及銀合金、金及金合金、鈦及鈦合金、鋁及鋁合金、錫及錫合金、鐵及鐵合金、鋅及鋅合金、錳及錳合金等、鎢及鎢合金等；半導體材料包括：矽、鍺、碲化鎘、硒化鎘、硫化鎘、砷化鎵、磷化銦、硫化鋅、銅銦硒、硫化銅、銅銦鎵硒、銅鋅錫硫等；高分子材料包括：ABS塑料、聚丙烯、聚碸、聚碳酸酯、尼龍、酚醛玻璃纖維增強塑料、聚苯乙烯等；複合材料可以為金屬、半導體和高分子之間的複合材料；電鍍材料還可以是文獻已公開報導可以用電鍍方法沉積的任何材料；配製物質可以根據成本和性能要求來進行選擇。
電鍍液9中可以加入表面活性劑，表面活性劑的類型包括陰離子型、陽離子型、兩性離子型和非離子型活性劑，陰離子型如高級脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽等；陽離子型如胺鹽、季銨鹽等；兩性離子型如胺基酸型、甜菜鹼型等；非離子型如聚乙二醇型、多元醇型等；表面活性劑根據對待鍍三維微納結構的光亮性和平整性等要求進行選擇。
電鍍液9可以為水相電鍍液或油相電鍍液，當電鍍液9為水相電鍍液時，容器內的液體10為與水相電鍍液不相溶的有機液體(油相)，有機液體為烴類液體、醚類液體、酯類液體，烴類如環己烷、苯、甲苯、戊烷、己烷、辛烷等；滷代烴類如氯苯、四氯化碳、二氯甲烷等；醚類：乙醚、丙醚、石油醚等；酯類如乙酸乙酯等；有機液體還可以為矽油、礦物油、油脂等其他有機液體；當電鍍液9為油相電鍍液時，容器內的液體10為與油相電鍍液不相溶的水性液體(水相)；容器1內裝有與電鍍液不相溶的液體10，使得微型電鍍管內的電鍍液在釋放出來時不會擴散，保持非常好的定域性，根據成本要求、使用環境等條件選用適合的有機液體或者是水性液體。
所述襯底2為陰極襯底，用於支撐待鍍三維微納結構，可以是任一導電性能好的材料；所述襯底2不僅可以如圖所示平放且垂直於微型電鍍管，也可以根據需求而選擇傾斜放置或是豎直放置；所述微型管6不僅可以如圖所示垂直於襯底，且可以根據需求選擇呈一定角度放置；所述三軸移動裝置3是現有的裝置，其與控制系統5連接，用於控制微型電鍍管與襯底2之間的相對位置以及移動速度，電鍍過程中為了得到特定形狀的三維微納結構，需要微型電鍍管與襯底2之間的相對移動，三軸移動裝置3控制微型電鍍管與襯底2之間的相對位置，具體包括：
a、控制微型電鍍管在x、y、z三個相互垂直方向上移動，而襯底2保持靜止狀態；
b、控制襯底2在x、y、z三個相互垂直方向上移動，而微型電鍍管保持靜止狀態；
c、控制微型電鍍管在相互垂直的x、y、z三軸其中一個方向上移動，而襯底2在另外兩個方向構成的平面上移動；
d、控制襯底2在相互垂直的x、y、z三軸其中一個方向上移動，而微型電鍍管在另外兩個方向構成的平面上移動；
所述三軸移動裝置3的移動精度控制在微米和納米尺度。
本實施例還提供一種三維微納結構器件的製備方法，所述方法包括以下步驟：
1)清洗微型管和待鍍三維微納結構器件生長的襯底，去除油脂、氧化層和附著物；
2)配製與待鍍三維微納結構器件材料對應的電鍍液；
3)將襯底放置在容器內的底部，在容器內裝入與電鍍液不相溶的液體，並將微型管浸入在容器內的液體中；其中，若電鍍液為水相電鍍液，容器內的液體為與水相電鍍液不相溶的有機液體，若電鍍液為油相電鍍液，容器內的液體為與油相電鍍液不相溶的水性液體；
4)將工作電極連接至襯底，電鍍液裝入微型管中，參比電極和對電極浸入電鍍液中；
5)接通電源，按照待鍍三維微納結構器件的形狀移動三軸移動裝置，開始電鍍三維微納結構器件；
6)三維微納結構器件電鍍完成後停止通電，取出襯底及襯底上的三維微納結構器件，通過機械等方法對三維微納結構器件進行剝離，去除三維微納結構器件上的液體，完成三維微納結構器件的製備。
上述方法中的對電極也可以鍍在微型管的內表面，在將微型管浸入在容器內的液體中之前完成，即可以在步驟2)中完成。
實施例2：
本實施例選用四氯化碳作為容器內的液體，硫化銅作為待鍍三維微納結構器件材料，對電極採用鉑電極，參比電極採用飽和甘汞電極。
依次使用乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲清洗襯底和微型管表面，用乾燥純氮氣吹乾襯底和微型管；電鍍液由硫酸銅、硫代硫酸鈉以及電鍍添加劑配製(水相)，選用乙二胺四乙酸二鈉作為表面活性劑，微型管內裝滿電鍍液，將對電極和參比電極浸入電鍍液中；此處對電極也可以鍍在微型管的內表面。
將襯底置於一容器中，容器內盛滿四氯化碳(油相)，然後將充滿電鍍液的微型管浸入四氯化碳中，放置於電鍍起點，襯底與三軸移動裝置相連。
按照需要得到的工件形狀移動襯底同時釋放電鍍液，由於油相四氯化碳的包裹，水相電鍍液並不會在油相中分散，而是會按照移動的軌跡附著於襯底上完成電沉積過程。通過調節電沉積過程中電流密度以及微型管移動速度可以達到工件的形狀要求。
實施例3：
本實施例選用環己烷作為容器內的液體，銅作為待鍍三維微納結構器件材料，對電極採用銅電極，參比電極採用銀-氯化銀電極。
依次使用乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲清洗襯底和微型管表面，用乾燥純氮氣吹乾襯底和微型管；電鍍液選用酸性鍍銅配方(由硫酸銅、稀硫酸以及電鍍添加劑配製，水相)，選取聚二硫二丙烷磺酸鈉以及聚乙二醇作為表面活性劑，微型管內裝滿電鍍液，將對電極和參比電極浸入電鍍液中；此處對電極也可以鍍在微型管的內表面。
將襯底置於一容器中，容器內盛滿環己烷(油相)，然後將充滿電鍍液的微型管浸入環己烷中，放置於電鍍起點，微型管與三軸移動裝置相連。
按照需要得到的工件形狀移動微型管同時釋放電鍍液，由於油相環己烷的包裹，水相電鍍液並不會在油相中分散，而是會按照移動的軌跡附著於襯底上完成電沉積過程；通過調節電沉積過程中電流密度以及微型管移動速度可以達到工件的形狀要求。
實施例4：
本實施例選用水作為容器內的液體，ABS塑料作為待鍍三維微納結構器件材料，對電極採用石墨電極，參比電極採用固體參比電極。
依次使用乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲清洗襯底和微型管表面，用乾燥純氮氣吹乾襯底和微型管，電鍍液由丙烯腈、苯乙烯、丁二烯以及添加劑配製(油相)，微型管內裝滿油相電鍍液，將對電極和參比電極浸入電鍍液中；此處對電極也可以鍍在微型管的內表面。
將襯底置於一容器中，容器內盛滿水(水相)，然後將充滿電鍍液的微型管浸入水中，放置於電鍍起點，微型管與三軸移動裝置中調節高度的z軸相連，襯底與xy兩軸連接。
按照需要得到的工件形狀移動襯底同時釋放電鍍液，由於水的包裹，油相電鍍液並不會分散，而是會按照移動的軌跡附著於襯底上完成電沉積過程；通過調節電沉積過程中電流密度以及微型管移動速度可以達到工件的形狀要求。
實施例5：
本實施例選用矽油作為容器內的液體，鋅鎳合金作為待鍍三維微納結構器件材料，對電極採用鉑電極，參比電極採用銅-硫酸銅電極。
依次使用乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲清洗襯底和微型管表面，用乾燥純氮氣吹乾襯底和微型管，電鍍液由氯化鋅、氯化鎳、氯化銨、氯化鉀以及硼酸等添加劑配製(水相)，表面活性劑選用十二烷基磺酸鈉以及苯甲酸，微型管內裝滿電鍍液，將對電極和參比電極浸入電鍍液中；此處對電極也可以鍍在微型管的內表面。
將襯底置於一容器中，容器內盛滿矽油(油相)，然後將充滿電鍍液的微型管浸入矽油中，放置於電鍍起點，襯底與三軸移動裝置中調節高度的z軸相連，微型管與xy兩軸連接。
按照需要得到的工件形狀移動襯底同時釋放電鍍液，由於油相的包裹，水相電鍍液並不會分散，而是會按照移動的軌跡附著於襯底上完成電沉積過程；通過調節電沉積過程中電流密度以及微型管移動速度可以達到工件的形狀要求。
實施例6：
本實施例選用乙醚作為容器內的液體，銀作為待鍍三維微納結構器件材料，對電極採用鉑電極，參比電極採用飽和甘汞電極電極。
依次使用乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲清洗襯底和微型管表面，用乾燥純氮氣吹乾襯底和微型管，電鍍液由氰化銀以及光亮劑等添加劑配製(水相)，表面活性劑選用丁炔二醇和巰基苯並噻唑，微型管內裝滿電鍍液，將對電極和參比電極浸入電鍍液中；此處對電極也可以鍍在微型管的內表面。
將襯底置於一容器中，容器內盛滿乙醚(油相)，然後將充滿電鍍液的微型管浸入乙醚中，放置於電鍍起點，襯底與三軸移動裝置中調節高度的z軸相連，微型管與xy兩軸連接。
按照需要得到的工件形狀移動襯底同時釋放電鍍液，由於油相的包裹，水相電鍍液並不會分散，而是會按照移動的軌跡附著於襯底上完成電沉積過程；通過調節電沉積過程中電流密度以及微型管移動速度可以達到工件的形狀要求。
實施例7：
本實施例選用乙酸乙酯作為容器內的液體，不鏽鋼作為待鍍三維微納結構器件材料，對電極採用鉑電極，參比電極採用飽和甘汞電極電極。
依次使用乙醇、稀鹽酸和去離子水超聲清洗襯底和微型管表面，用乾燥純氮氣吹乾襯底和微型管，電鍍液由亞鐵的氯化物和硫酸鹽、鉻的氯化物和硫酸鹽、鎳的氯化物和硫酸鹽以及添加劑配製(水相)，表面活性劑選用抗壞血酸，微型管內裝滿電鍍液，將對電極和參比電極浸入電鍍液中；此處對電極也可以鍍在微型管的內表面。
將襯底置於一容器中，容器內盛滿乙酸乙酯(油相)，然後將充滿電鍍液的微型管浸入乙酸乙酯中，放置於電鍍起點，襯底與三軸移動裝置中調節高度的z軸相連，微型管與xy兩軸連接。
按照需要得到的工件形狀移動襯底同時釋放電鍍液，由於油相的包裹，水相電鍍液並不會分散，而是會按照移動的軌跡附著於襯底上完成電沉積過程；通過調節電沉積過程中電流密度以及微型管移動速度可以達到工件的形狀要求。
綜上所述，本發明的容器內裝有與電鍍液不相溶的液體，可以限制微型電鍍管內的電鍍液流動性，使得微型電鍍管內的電鍍液在釋放出來時不會擴散，保持非常好的定域性，解決傳統電鍍過程中由於電鍍液的流動性帶來的無法得到精細、可控的微納結構的問題；同時可以通過三軸移動裝置控制微型電鍍管與襯底之間的相對位置，從而得到特定形狀的三維微納結構。
以上所述，僅為本發明專利較佳的實施例，但本發明專利的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明專利所公開的範圍內，根據本發明專利的技術方案及其發明專利構思加以等同替換或改變，都屬於本發明專利的保護範圍。