塑料微流控芯片微通道热压成形机的研制

微通道热压成形机是大连理工大学微系统研究中心研制的塑料微流控芯片自动制造系统中的重要组成设备.文章介绍了塑料微流控芯片微通道热压成形制作工艺,对所研制的微通道热压成形机的机械结构、温度控制、压力和位移控制以及系统软件的设计特点进行了说明,给出了主要性能指标.微通道热压成形机既可以作为单独的设备使用,也可以与其他设备联成系统.     

塑料微流控芯片热压及键合设备结构设计研究

微通道的热压成形及盖片与基片的键合是制作塑料微流控芯片的关键工艺。大连理工大学微系统研究中心开发了用于自动化制作塑料微流控芯片的设备。该设备采用封闭的立柱结构，通过力矩电机驱动的螺旋升降机提供所需的压力。对其结构设计进行研究，具体介绍该设备结构设计的特点。     

PMMA微流控芯片微通道热压成形与键合工艺研究

微流控芯片在化学分析、临床诊断等领域的应用前景广阔.聚合物材料具有低成本、良好的加工性能、可用热压等快速成形方法加工微通道、易于实现批量生产等优点,适于作为制作微流控芯片的基材.本文研究了微通道热压成形及其芯片制作工艺.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材制作了微流控芯片.在加热软化的PMMA上,用带有凸起微结构的镍模具在基片上压制出开放微通道,讨论了热压过程中温度、压力对芯片微通道成形质量的影响,确立了优化的热压成形工艺.在PMMA玻璃转化点(Tg)附近,通过施加一定的压力,实现基片与盖片的直接键合,获得了密闭分离微通道,并在PMMA微流控芯片上实现了安非他明的分离检测.     

塑料(PMMA)微流控芯片微通道热压成形工艺参数的确定

采用热压成形的方法制作塑料(PMMA)微流控芯片的微通道,其温度、压力和时间等工艺参数直接影响制作质量,而最佳的工艺参数取决于聚合物材料的流变特性。自行研制了用于塑料微流控芯片制作的热压成形机,能够对热压成形过程中的温度、压力进行精确的控制,利用该设备研究了PMMA在热压成形过程中的流变性能,通过获得的温度压力实验曲线,确定热压成形的温度,并研究了在该温度下压力对变形速率和复制精度的影响,从而确定热压工艺过程中的温度、压力和时间3个工艺参数。     

微流控芯片热压成型机液压系统

提出了微流控芯片热压成型方法。介绍了热压成型的原理,并对微流控芯片热压成型机进行了总体设计。分析了热压成型机的液压系统及其器件选择方法,设计了热压成型机的整体液压回路,对液压系统进行了压力精度控制试验。试验结果表明,该系统控制精度在容许的范围之内。     

微流控芯片发展与展望

介绍了微控分析系统的一般特点,发展历史和近期的研究进展,分别讨论了微流控分析系统中有关流控系统,芯片材料,检测系统,集成化系统,分离系统,试样引入和前处理系统等研究领域的发展趋势,并对微流控分析系统的应用前景做出了展望。     

微流控芯片操作机器人碰撞保护装置的设计

从避免芯片操作机器人与外界环境碰撞的角度进行了安全性设计研究.设计了一种能够感知碰撞发生信号,基于继电器和电磁制动器实现机器人保护的碰撞保护装置,计算分析了本装置对芯片操作机器人定位精度的影响.实验表明,此装置能够精密控制前冲惯性位移＜1 mm,适应性强,不影响操作机器人定位精度,有利于提高微流控芯片自动化制造系统的安全性和自动化水平.     

微流控芯片凝血检测装置的设计

在传统检测原理及方法的基础上,设计了一种凝血检测装置。重点对检测装置的机械部分进行了改善,选择微流控芯片替代传统的玻璃试管作为检测容器。实验结果表明,与传统玻璃试管相比,采用微流控芯片作为检测容器,试剂混合均匀,检测结果的重复性好。     

塑料微流控芯片的超声波焊接键合的仿真

阐述了适合于塑料微流控芯片键合的超声波焊接的原理,设计了适用于微流控芯片的超声波焊接的两种导能筋,利用有限元软件模拟超声波焊接的过程,利用单元的"生死"和热焓法控制相变,计算出导能筋中温度场的分布情况,及微沟道在焊接过程中的变形情况.理论上验证了利用超声波焊接进行芯片键合的可行性.     

微流控芯片发展与展望

介绍了微流控分析系统的一般特点、发展历史和近期的研究进展.分别讨论了微流控分析系统中有关流控系统、芯片材料、检测系统、集成化系统、分离系统、试样引入和前处理系统等研究领域的发展趋势,并对微流控分析系统的应用前景做出了展望.     

微压印聚合物微流控芯片的传热分析研究

微压印是制造聚合物微流控芯片的主要技术之一,其加工过程中的工艺参数对聚合物微流控芯片成型质量具有重要影响。在聚合物微流控芯片压印成型机理研究基础上,对其压印过程中的热传导进行分析,建立了多层材料一维热传导的模型,并用有限元法进行温度响应求解,进而可获得压印加热时间等工艺参数。     

SiCw／Al复合材料切屑的热模压成形回收方法

用热模压成形方法回收18λ％、SiCw/6061Al复合材料切屑,直接制造出杯状复合材料零件。结果表明：复合材料切屑加热到700℃时具有良好的可成形回收性,回收复合材料零件中显微组织及硬度分布均匀,力学性能基本达到原始复合材料的水平。     

基于TMS320F240的PID和PWM温度控制

介绍用PWM方法进行精确控温的控制电路及主电路结构 ,以及用C语言编写的PID&PWM的函数。     

一种微区微纳米压印技术及设备

本文介绍了一种新型的分布微区微纳米压印技术。相比于传统的微纳米压印技术,本文所提出的压印主要技术特征在于,通过对尺寸在几十微米至数毫米范围的微小区域单元的压印组合,实现大幅面微纳米结构的制作。这种压印方式还具有的优点是,在计算机控制下压印模仁可在工作平面内旋转,各微区压印单元有不同的压印取向,压印力大小均可由程序设定,因而可以实现每个单元压印深度的控制。本文给出了微区微纳米压印技术的设计思想、实现方法以及实验结果。该技术和装备,特别适合大幅面光学衍射图像、平板显示器件的微结构制作。     

泓格I-7000系列模块在温度控制系统中的应用

泓格I-7000系列模块是网络数据采集和控制模块的一员,提供模拟/数字、数字/模拟转换,数字输入/输出,定时/计数和其他的一些功能。介绍了基于泓格I-7000系列模块实现的典型温度控制系统的设计与调试方法。     

超声波键合能量引导微结构PMMA基片的制作

为了用超声波键合的方法实现微流控芯片的封装,采用选择性键合方式在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的微沟道两侧设计、制作了能量引导微结构,用热压法在同一PMMA基片上一次成形了凸起的能量引导微结构和凹陷的微沟道。用套刻和湿法腐蚀的方法制作了复合一体化硅模具。通过正交实验,确定了优化后的热压工艺参数。实验结果表明,由于同时存在凹、凸微结构,因此优化后的热压成形温度比传统的热压凹陷结构的成形温度提高15~20 ℃,在温度为140 ℃、保压时间为300 s、压力为1.65 MPa的实验条件下,微结构的复制精度达到了99％。     

热轧带钢终轧温度控制系统的改造与应用

针对莱钢1 500热连轧终轧温度控制精度低的现状,对机架间冷却水控制系统进行了研究与改造。首先对电动调节阀进行重新测试,然后对机架间冷却数学模型和终轧温度控制的实际应用进行了深入的理论研究。在基础自动化控制系统的改造中,增加了分档式反馈控制和前馈控制;同时在过程自动化控制系统中对预设定计算模块进行了优化。经过现场一年多的运行,改造后的系统大大提高了带钢终轧温度的控制精度和带钢成品的质量,具有很好的应用价值。     

导光均光微槽透镜阵列精密磨削及其热压微成型

薄壁LED照明依赖丝网印刷的微阵列导光板,但其表面油墨点阵易老化,且微结构很难优化。因此,在导光板表面设计出高斯分布的空间微槽透镜阵列,并采用数控微磨削技术对其进行加工,替代市面丝网印刷的2D微圆阵列。首先,用微光学原理模拟导光板导光效率和出光均匀度,优化微透镜阵列的形状、尺寸和分布。利用金刚石砂轮微尖端在PMMA导光板表面精密磨削出微透镜阵列,检测其导光效率及均匀性。最后,利用微磨削加工的微阵列成型钢模芯开发微透镜阵列的快速热压微成型工艺。微光学分析表明,微槽透镜阵列比微方形透镜阵列和微半球透镜阵列分别提高导光效率6%和15%。而且,微槽透镜阵列变间距高斯分布比等间距分布提高导光效率32%,提高出光均匀度73%。试验结果显示,微磨削可以控制微槽透镜阵列加工的表面质量和形状精度,应用于LED导光板后比丝网印刷的导光板提高导光效率7%和出光均匀度9%。此外,开发3 s的快速热压微成型工艺,可以加工出变间距和变深度的微槽透镜阵列,比丝网印刷的微圆阵列提高照度26%和出光均匀度49%。因此,微空间结构优化的微槽透镜阵列比丝网印刷的2D微圆阵列可附加出更高的微光学应用价值。