超聲波對(duì)微流控芯片注塑成型質(zhì)量影響的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、當(dāng)聚合物微流控芯片的微溝槽橫截面為矩形并且具有較大的深寬比時(shí),由于聚合物熔體的粘度隨溫度下降而迅速增高,使得單一的微注塑成型方法容易在充模過(guò)程中發(fā)生聚合物熔體在模具型腔鑲塊的微結(jié)構(gòu)凸起的根部處的充填流動(dòng)性差,難以對(duì)型腔鑲塊微結(jié)構(gòu)凸起的根部直角實(shí)現(xiàn)高精度復(fù)制。如何克服微尺度效應(yīng)而成型出質(zhì)量穩(wěn)定的微結(jié)構(gòu)塑件已成為微注塑成型技術(shù)研究領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題,為此本文以微流控芯片為研究對(duì)象,將超聲波引入微注塑成型過(guò)程,以改善微結(jié)構(gòu)制品的注塑成型質(zhì)

2、量為目標(biāo),進(jìn)行了以下研究工作。
  首先分析了國(guó)內(nèi)外的已有研究成果,探討微觀尺度下聚合物熔體的流動(dòng)行為,研究各種微尺度現(xiàn)象對(duì)微結(jié)構(gòu)充填的影響,以及微注塑過(guò)程中不同于宏觀注塑的現(xiàn)象,如壁面滑移、粘性耗散等很多宏觀下能忽略的現(xiàn)象,在微尺度情況下會(huì)對(duì)熔體的流動(dòng)造成很大影響,對(duì)微結(jié)構(gòu)填充影響很大,不可忽略。并介紹成型微流控芯片的不同方法,對(duì)比不同方法的優(yōu)劣,以及超聲波應(yīng)用于微注塑成型過(guò)程的進(jìn)展。
  其次,設(shè)計(jì)了超聲波輔助微注塑成型

3、模具,將超聲振子直接作為模具型腔的一部分,利用超聲波的高頻振動(dòng)作用,改變聚合物熔體的分子取向,降低聚合物熔體粘度,促進(jìn)聚合物熔體的充模流動(dòng)與對(duì)模具型腔微結(jié)構(gòu)處的填充。設(shè)計(jì)了微溝槽深、寬尺寸為80μ m×100μ m的聚合物微流控芯片,分別以UV-LIGA方法和微細(xì)電火花技術(shù)制作模具型腔的微結(jié)構(gòu)鑲塊。并通過(guò)Moldflow模流分析軟件對(duì)模具型腔的充填過(guò)程進(jìn)行了模擬;通過(guò)Ansys軟件對(duì)關(guān)鍵零件超聲振子進(jìn)行了受力分析。
  最后,對(duì)于

4、將微結(jié)構(gòu)鑲塊與靜止的定模鑲塊進(jìn)行固定連接以及將微結(jié)構(gòu)鑲塊與動(dòng)模一側(cè)的超聲振子進(jìn)行固定連接的這兩種成型方案,通過(guò)超聲輔助微注塑成型實(shí)驗(yàn),分別研究了模具微結(jié)構(gòu)鑲塊在靜止和發(fā)生超聲振動(dòng)的狀態(tài)下,對(duì)注塑制品微結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量的影響。研究了注塑工藝參數(shù)的變化對(duì)微結(jié)構(gòu)復(fù)制度的影響,其中主要研究了超聲波參數(shù)的變化對(duì)模具微結(jié)構(gòu)型腔填充程度的影響,探索了超聲波參數(shù)對(duì)聚合物微流控芯片微結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量的影響規(guī)律。通過(guò)改變工藝參數(shù)組合,進(jìn)行試驗(yàn),以得到高質(zhì)量、滿足使

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