1.一种光化学机械研磨方法,其特征在于,研磨的具体实施步骤为:S1、搭建具备紫外光全波段覆盖而强度能调整且避光的光化学机械研磨平台;
S2、调整光化学机械研磨平台的工艺参数,对工件的改性层进行对磨:S21、启动上驱动电机使其带动金刚石固结磨料研磨盘旋转,同时向下施加机械力;启动下驱动电机使其驱动工作台带动工件旋转,从而对金刚石固结磨料研磨盘进行对磨;
S22、调整紫外光LED灯得到合适波长和强度的紫外光,利用紫外光辐照能量诱导光敏活性研磨液中光引发剂复配物裂解产生苯甲酰自由基和烷基自由基活性种对机械力作用下的工件进行化学改性,从而在工件表面形成改性层,在步骤S21的基础上对磨改性层,对磨改性层时的临界磨削深度dc的表达式如下:
1/2 2
dc = λ(H/E) (Kc/H)
其中,λ是光敏材料的脆‑塑性转变因子,H是光敏材料的硬度,E是光敏材料的弹性模量,Kc是光敏材料的断裂韧性;
对磨时对工件最大未变形切屑厚度hm 的表达式如下:
1/2 1/2
hm = [(2/Cr) (f/vs) ]
其中,C是工件表面单位面积上的有效磨粒数量,r是切屑的宽度和厚度比值,f是进给速率,vs是磨盘速度;
S23、利用天平称量研磨后工件的质量,计算得到工件材料的去除率,利用白光干涉仪测量工件的表面粗糙度Sa,利用场发射扫描电镜观测研磨后工件的表面。
2.根据权利要求1所述的光化学机械研磨方法,其特征在于,所述步骤S1的具体实施步骤包括:S11、将紫外光LED灯固定到距离研磨盘20‑50厘米的研磨设备处;
S12、利用天平称量研磨前工件的质量,并将工件通过石蜡固定在与下驱动电机连接的工作台上,将具有纳米级的金刚石固结磨料研磨盘固定到与上驱动电机连接的夹具上;
S13、将光敏活性研磨液加入到金刚石固结磨料研磨盘上。
3.根据权利要求1或者2所述的光化学机械研磨方法,其特征在于,在步骤S1中,紫外光源的波段为100 400纳米,所述金刚石固结磨料研磨盘中金刚石磨粒的粒度为1 15微米。
~ ~
4.根据权利要求1所述的光化学机械研磨方法,其特征在于,在步骤S2中,所述工艺参数包括研磨温度、研磨压力、研磨盘转速、工件转速和研磨液流量,所述研磨温度为25℃,所2
述研磨压力为200 400 g/cm ,所述研磨盘转速为100 300 rpm,所述工件转速为50 100 ~ ~ ~rpm,所述研磨液流量为50 100 mL/min。
~
5.根据权利要求1所述的光化学机械研磨方法,其特征在于,在步骤S22中,所述紫外光辐照能量诱导光敏研磨液中光引发剂复配物裂解产生苯甲酰自由基和烷基自由基活性种的化学方程式为:;
其中,UV是不同波长和强度的紫外光;
所述改性层的化学方程式为:
;
其中,M是惰性工件材料。
6.一种用于权利要求1‑5之一所述的光化学机械研磨方法的光敏活性研磨液,其特征在于,光敏活性研磨液的配置其包括以下步骤:S1、在无紫外光环境中将去离子水和丙二醇依次倒入烧杯内,通过搅拌混合得到丙二醇水溶液;
S2、将甘油加入步骤S1得到的丙二醇水溶液中,通过搅拌得到丙二醇和甘油混合水溶液;
S3、根据光电材料的特性,选取光引发剂并配置光引发剂复配物,将光引发剂配合物加入到丙二醇和甘油混合水溶液中,通过搅拌使光引发剂配合物溶解或分散到丙二醇和甘油混合水溶液中,获得光敏研磨液。
7.根据权利要求6所述的用于光化学机械研磨方法的光敏活性研磨液,其特征在于,所述光引发剂包括2‑羟基‑2‑甲基‑1‑[4‑(2‑羟基乙氧基)苯基]‑1‑丙酮、2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑1‑丙酮和苯基双氧化膦,所述光引发剂复配物由一种或者多种光引发剂组成,所述光引发剂的复配物的质量百分比为1.0% 10.0%。
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8.根据权利要求6所述的用于光化学机械研磨方法的光敏活性研磨液,其特征在于,所述丙二醇的质量百分比为0.5% 5.0%,所述甘油的质量百分比为0.5% 5.0%。
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9.根据权利要求6所述的用于光化学机械研磨方法的光敏活性研磨液,其特征在于,还包括摩擦活性研磨液,其包括摩擦化学活性剂、纳米磨料、纳米催化剂和去离子水,所述摩擦化学活性剂为多层层状结构且厚度为3 5纳米的氧化石墨烯,直径为10 50微米,氧化程~ ~度大于40%,质量百分比0.1% 0.5%,由研磨盘机械摩擦的氧化石墨烯调控纳米磨料和工件~接触界面的摩擦力;所述纳米磨料为多晶或单晶金刚石纳米颗粒,粒径为100 1000纳米,质~量百分比1.0% 5.0%,所述氧化石墨烯和所述纳米磨料的质量比为1:10,所述纳米磨料机械~研磨被化学改性的工件,低硬度的改性层破碎、层状剥落,快速暴露的工件新生面进一步被改性去除;所述纳米催化剂为二氧化锆纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒中的一种或两种颗粒的混合物,粒径为50 100纳米,质量百分比0.1% 0.5%,所述纳米催化剂加速工件的化学改~ ~性,使工件基体表面产生改性层;所述氧化石墨烯和所述纳米催化剂的质量比为1:1。