基于超聲振動的細胞培養(yǎng)皿微型腔填充性能的研究.pdf

1、微注塑成型以其可實現(xiàn)高效率、低成本、大批量自動化生產(chǎn)微型制件等優(yōu)點，在微機電領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。但微型制件成型過程中因模具型腔整體或局部特征尺寸微小，使聚合物熔體的充模流動十分困難，尤其當(dāng)制件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，熔體填充微模具型腔時的流動阻力將會成倍增加，極易引發(fā)微型制件填充不完整等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響微制件的成型質(zhì)量。本文在深入分析微注塑成型特點和超聲振動在聚合物成型加工領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出將超聲振動應(yīng)用到微注塑成型中，借助超聲外場的高頻

2、振動作用產(chǎn)生的熱及機械等效應(yīng)來降低聚合物熔體的粘度，從而改善其充模流動性能。
　　首先以生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的帶有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的細胞培養(yǎng)皿微型制件為對象，設(shè)計制造了具有超聲振動功能的微注塑成型模具，實現(xiàn)了微注塑成型系統(tǒng)與超聲振動系統(tǒng)的有效集成。
　　然后，應(yīng)用所設(shè)計的細胞培養(yǎng)皿超聲輔助微注塑成型模具，以HDPE和PP兩種聚合物材料，進行了施加和不加超聲振動的單因素和正交成型實驗，研究了工藝參數(shù)和超聲參數(shù)變化，對微模具型腔填充性能的影

3、響關(guān)系。結(jié)果顯示，不加超聲振動時，除增大注射速率使PP材料的微型腔填充率稍有降低外，增大其他工藝參數(shù)均可使HDPE和PP材料的微型腔填充率明顯增加;而施加超聲振動時，當(dāng)超聲功率一定，而超聲頻率分別為20KHz、25KHz和30KHz時，HDPE的微型腔填充率均隨著超聲功率的增加而增加，PP材料則除了在超聲頻率為25KHz時，其微型腔填充率隨著超聲功率的增加而增加外，其余兩種頻率下，其微型腔填充率是隨著超聲功率的增加而先增大后減小，分析認

4、為這是由于超聲振動引起PP材料的結(jié)晶和解取向程度增加，導(dǎo)致制件的體積收縮增大，進而使其微型腔填充率下降。
　　最后，通過對填充型腔的熔體溫度和壓力的測量，分析了超聲外場的熱效應(yīng)和機械效應(yīng)對聚合物熔體填充流動行為作用機理。通過X射線衍射、紅外光譜掃描、偏光顯微鏡等微觀測試分析，研究了超聲外場作用對制件成型過程中的分子結(jié)晶、取向和降解的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明，超聲振動產(chǎn)生的熱效應(yīng)使聚合物熔體分子鏈的活性和熱運動增強，熔體溫度升高;超聲