超聲振動(dòng)整體型腔式微流控芯片注塑成型研究.pdf

1、MEMS技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使具有微結(jié)構(gòu)特征的制件在眾多領(lǐng)域中獲得了更為廣泛的應(yīng)用。目前，雖然微注塑成型工藝可以實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)制件的低成本、短周期、批量化生產(chǎn)的要求，可是隨著對(duì)微結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量要求的不斷提高，通過(guò)單一的成型手段已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際需求。在超聲技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，不少學(xué)者將目光投向了超聲振動(dòng)在微注塑領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了超聲振動(dòng)在一定程度上可以降低聚合物熔體的粘度、提高其流動(dòng)性能。因此本文選擇具有廣闊應(yīng)用前景的微流控芯片作

2、為研究載體，對(duì)超聲振動(dòng)在注塑成型中對(duì)微結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量的影響進(jìn)行探索。
　　首先，在討論了注塑成型中模具微結(jié)構(gòu)的填充方式之后，分析進(jìn)澆方向與模具微結(jié)構(gòu)分布方向的夾角對(duì)微流控芯片微溝槽的成型質(zhì)量造成的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)微流控芯片的微溝槽分布樣式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以研究超聲振動(dòng)對(duì)不同尺寸、不同分布情況模具微結(jié)構(gòu)的充模效果的影響。
　　其次，在總結(jié)和歸納前人工作的基礎(chǔ)上，分析了不同作用方向和作用形式的超聲振動(dòng)對(duì)注塑成型微結(jié)構(gòu)制品成型質(zhì)量的

3、影響機(jī)理，提出了將整體作用式的超聲振動(dòng)引入到注塑成型模具的型腔中，設(shè)計(jì)了包含不同振動(dòng)方向的的超聲振動(dòng)輔助微注塑成型模具，以期進(jìn)行型腔振動(dòng)方向?qū)ξ⒘骺匦酒芗尚唾|(zhì)量影響的研究。
　　最后，通過(guò)超聲振動(dòng)輔助微注塑成型實(shí)驗(yàn)，研究了超聲振動(dòng)參數(shù)對(duì)PMMA材料微流控芯片成型質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在成型過(guò)程的不同階段對(duì)塑件施加超聲振動(dòng)后，微流控芯片塑件的成型質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不同程度的變化。當(dāng)成型過(guò)程處于填充階段時(shí)，施加超聲振動(dòng)后，隨著超聲功率的增

4、加和振動(dòng)時(shí)間在一定范圍內(nèi)的延長(zhǎng)，微流控芯片微溝槽的上槽寬度會(huì)出現(xiàn)不斷縮小的跡象。但是當(dāng)振動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)到保壓階段結(jié)束以后時(shí)，微溝槽的上槽寬度將會(huì)開(kāi)始出現(xiàn)增大的反彈現(xiàn)象，并容易引起微流控芯片塑件表面的振紋，振紋會(huì)隨著超聲功率的增加而逐漸地向塑件中央?yún)R聚。當(dāng)施加的超聲振動(dòng)開(kāi)始于保壓完成后的階段時(shí)，塑件表面上也會(huì)出現(xiàn)具有同樣變化規(guī)律的振紋。這一系列的現(xiàn)象說(shuō)明，在注塑成型PMMA材料微流控芯片的過(guò)程中引入超聲作用時(shí)，超聲振動(dòng)施加的階段和振動(dòng)時(shí)間的選