具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种热压印装置，用于对非晶材料5进行模压。可选地，非晶材料包括玻璃、塑料和非晶合金5。可选地，本实施例中非晶材料为非晶合金5，非晶合金5是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，组成它物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。热压印装置包括：具有加热室15并用于加热非晶合金5的加热炉1、位于加热室15的模座7、开设有微纳结构的下模具6、重力组件21以及与下模具6配合的上模具4。模座7、下模具6、上模具4以及重力组件21从下往上依次层叠堆放，可选地，模座7、下模具6、上模具4以及重力组件21之间仅仅受重力而堆放在一起，没有其它的运动副和连接副，因而连接结构极其简单；并且允许相邻的两部件沿连接表面发生预定距离的滑动，故可以减小因连接而引起的零部件的变形，从而提高了热压印精度。可选地，下模具6设有朝上设置的模压面，模压面水平布置且开设有微纳结构。可选地，微纳结构可以为尺寸为微米级的阵列微结构或尺寸为纳米级的阵列微结构，也可以是两者的结合。非晶合金5位于下模具6和上模具4之间且抵接微纳结构。重力组件21堆放于上模具4，以使上模具4下压下模具6。通过加热炉1将非晶合金5加热至其过冷液相区，再依靠上模具4和重力组件21的总重量，而向非晶合金5施加压印力。可选地，加热炉1具有设置于加热室15内的红外灯管，红外灯管通过红外辐射的方式，而加热非晶合晶。

请参阅图1，可选地，本实施例中的模座7、下模具6、上模具4以及重力组件21等零部件均是预先确定好位置，然后通过重力逐层堆叠在一起，故各零部件之间的连接极其简单，没有过多的运动副和连接副。且任意两相邻的两零部件的接触面之间允许相对滑动，故可以减小连接引起的变形，从而提高热压印精度。

可选地，上模具4与下模具6之间的相对运动是通过高温和重力载荷下玻璃的黏弹性变形实现的，下模具6和上模具4均未与其它传动轴连接，避免了传动轴于加热室15结合处，产生运动副的冷却和真空密封等问题，从而简化了热压印装置的结构。

请参阅图1，可选地，本实施例中上模具4和重力组件21在非晶合金5被加热前就预先加载于非晶合金5上，再通过加热炉1对非晶合金5进行加热，从而非晶合金5的温度升高的开始阶段，就对非晶合金5施加了压印力，从而有利于将微纳结构充分复制至非晶合金5，提高了热压印的精度。

请参阅图1，在一个实施例中，重力组件21包括堆放于上模具4的熔融硅板3以及堆放于熔融硅板3上的施压件。可选地，施压件为砝码2，可以理解的是，砝码2设置有多个，且各砝码2的质量均不相同，从而可以根据不同的热压印需求，而选择不同的砝码2。

请参阅图1，在一个实施例中，上模具4设有第一支撑面，第一支撑面朝上且水平布置，熔融硅板3堆放于第一支撑面；第一支撑面与熔融硅板3朝向第一支撑面设置的板面之间的平行度小于10弧秒，从而保证热压印后的非晶合金5的表面质量。

请参阅图1，在一个实施例中，模座7具有朝下且水平布置的第二支撑面和朝上且水平布置的第三支撑面，第二支撑面抵接加热室15的内壁，而下模具6抵接第三支撑面。可选地，第三支撑面平整设置，从而可以提高下模具6与模座7的贴合，避免下模具6在模压过程中受损伤。

请参阅图1，在一个实施例中，模座7是由碳化硅制成的模座7，且第二支撑面和第三支撑面均经抛光处理，通过抛光处理，从而提高第二支撑面和第三支撑面的平整度以及表面光洁度，有利于下模具6的稳定，避免下模具6被损伤。

在一个实施例中，热压印装置还包括隔热块8，隔热块8设置于加热室15，模座7堆放于隔热块8，且第三支撑面抵接隔热块8，通过隔热块8可以阻挡热量朝外辐射。

请参阅图1，在一个实施例中，热压印装置还包括抽真空结构，抽真空结构用于抽离加热室15内的气体。可选地，抽真空结构用于抽离加热室15内的空气，并再向加热室15内充入惰性气体，从而对非晶合金5在热压印过程中进行保护。

请参阅图1，在一个实施例中，抽真空结构包括用于抽离气体的真空泵以及用于测量加热室15内真空度的真空计14，真空计14连接加热炉1。

在一个实施例中，热压印装置还包括用于测量加热室15内的温度的热电偶13。可选地，采用K型热电偶13对加热室15内的温度进行检测，采用可编程精确开关比例积分微分法(PID)控制加热室15内的温度。

在一个实施例中，热压印装置还包括调节支撑脚10以及铺设于地面12隔振垫11，加热炉1通过多个调节支撑脚10而设置于隔振垫11，调节支撑脚10用于调节加热炉1的位置，以使模压面的水平布置。可选地，隔振垫11由铸铁制成，用于减少和隔离地面12向加热炉1的振动传递。

在一个实施例中，热压印装置还包括连接加热炉1底部并用于控制加热炉1的控制箱9。

请参阅图1，可选地，施加在非晶合金5上的机械载荷是由上模具4、熔融硅板3和砝码2的重力所贡献的。由于各零部件的重力始终垂直于地面12，因此在放置非晶合金5之前，需要通过检查校准过的数字水平仪和调整调平调节支撑脚10的螺母来使下模座7的模压面保持水平状态。

请参阅图1和图3，本发明还提出了一种热压印方法，该热压印方法由上述热压印装置实现。

请参阅图2，在一个实施例中，热压印方法包括如下步骤：

准备加热炉1、模座7、下模具6、重力组件21以及上模具4；

加热炉1具有加热室15并用于加热非晶合金5，将模座7放置于加热室15；

下模具6设有朝上设置的模压面，将模压面水平布置且于模压面上开设微纳结构；

将模座7、下模具6以及上模具4从下往上依次层叠堆放，非晶合金5位于下模具6和上模具4之间且抵接微纳结构；

请参阅图2，将重力组件21堆放于上模具4，以使上模具4下压下模具6。

可选地，热压印方法还包括如下步骤，准备抽真空结构，并抽离加热室15内的气体，使加热室15达到预定的真空度。可选地，也可以向加热室15充入惰性气体，以防止零部件在高温中被氧化。抽真空结构包括真空泵和真空计14。

请参阅图2，可选地，本发明提出的热压印方法的压印力从初始阶段就应用于坯料，即应用于非晶合金5，而不是只在压印阶段，才对非晶合金5施加压应力。

请参阅图2，根据加热室15内温度的变化过程，将热压印工艺过程分为：初始化31、加热模压32、保温33、退火34、快冷35、脱模36六个阶段。图2提供了一个典型的热压印过程中温度和载荷的变化过程。

S1：下模座7、下模具6、非晶合金5、上模具4、熔融硅板3和标准砝码2被轻轻地放在预定的位置，对非晶合晶施加压印力F。初始阶段就承受最大压印力F_w。为了保护加热室15内的所有零部件不被氧化，加热室15被密封，其内部空气由真空泵排出。

S2：当真空计14显示加热室15内的真空压力达到10Pa时；加热室15内以预定的加热速率r进行升温，将加热炉1从室温T₀加热到目标压印温度T₂，速率为r₁；

S3：模压时间t，保温步骤中，非晶合金5进入一段时长为Δt₂₃的保温阶段。

S4：在退火阶段，加热炉1内所有零部件以r₃的低速率冷却。

S5：当加热室15内的温度下降到快速冷却点T₄时，冷却速率上升到r₄。

S6：当加热室15最终冷却到足够低的温度T_B，并在此温度下稳定30秒后，手动取出砝码、熔融硅板3、上模具4和热压印好的非晶合金5，实现脱模。

由图2可知，在t₁至t₄阶段，压力F保持不变，而温度T先逐渐升高，再逐渐降低。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。