紫外光固化注射成型制品微结构复制度的研究

采用注射成型方式进行了紫外光（UV）材料微结构制品的注射成型,对UV材料内单体的种类及含量对制品的微结构复制度进行了研究,并分别从微结构的高度和横截面形态两方面对制品微结构复制度进行了表征。结果表明,随着UV单体内活性基团数目的增加微结构的复制度明显降低;随着UV材料内单体含量的增加成型制品的微结构复制度有所降低,但其降低程度没有UV单体种类对制品微结构复制度的影响明显。     

微流控芯片的紫外光固化注射成型工艺对微结构的影响

研制了紫外（UV）光固化注射成型机,对微流控芯片的微结构复制度进行了研究。结果表明,提高保压压力,填充能力得到提升,复制度提高;光照强度对微结构复制度影响较小,原因是光照强度对收缩总量的影响较小;低黏度树脂混合物有利于微结构的填充,但是黏度过低会使得收缩量变大,复制度反而降低;与传统注射成型相比,该方法复制度较高。     

微结构扩散膜光化学制备工艺

介绍了一种新的微压印工艺,采用光固化微压印代替传统的成型方法进行微结构光扩散膜的制备,研究了制备工艺对微结构扩散膜的影响,探索了不同压力(分别为1. 5、2、2. 5、3、3. 5 N时)对光扩散膜微结构复制度的影响。当压印压力为3 N时,微结构单元完整性良好,微结构复制度较高;探索了辐照时间(分别为3、4、5、6 s时)对光扩散膜微结构复制度的影响。当辐照时间为6 s时,光扩散膜微结构复制度良好;将预聚物百分比对光扩散膜透光率的影响进行了实验分析,在实验条件范围内,随着预聚物的百分比增大,制品透光率呈降低趋势。光固化微压印能够满足微结构光扩散膜批量化生产的要求,且相应的生产设备造价较低,降低了微结构光扩散膜的制作成本。     

微注射成型工艺的实验研究

设计了微注射模具的变温系统,加工了通道宽度分别为500μm和100μm的哑铃形微型腔。在此基础上,基于Taguchi实验设计方法进行了成型工艺实验。结合微尺度下熔体充模流动理论及微尺度效应,研究了工艺参数及其交互作用对微结构塑件成型质量的影响规律。实验结果表明,随着微结构塑件特征尺寸的减小,注射压力和模具温度对填充率的影响明显增强;熔体温度对填充率的影响程度有所增加;注射行程对填充率的影响程度有所降低;保压压力和保压时间对填充率的影响相对不明显。     

微注射成型工艺对陶瓷化学微反应器通道表面质量的影响研究

裂纹是陶瓷微注射成型中注射成型和烧结阶段的常见缺陷,对采用具有型芯结构的模具制备化学微反应器的成型性具有重要影响。基于SEM电镜观察和毛细流变仪的测试结果,研究了粉末粒径和注射参数对微反应器通道表面裂纹数量和形态的影响,分析了模具温度、注射压力和注射速度对微反应器通道表面质量的影响。结果发现:提高模具温度、注射压力和注射速度,裂纹现象将得到明显改善;粉末粒径的差异会影响喂料的流变行为,用较细小的氧化锆粉末进行注射成型,可得到表面质量更好的化学微反应器。     

基于黏弹性模型的PMMA微流控芯片模内键合微通道变形研究

针对聚合物微流控芯片模内键合过程中微通道变形的问题,采用黏弹性材料模型对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片模内键合过程中具有梯形截面的微通道变形进行了仿真分析;研究了在105℃下,芯片微通道在不同键合压力和键合时间下微通道的变形。结果表明:微通道不能保持键合前的尺寸,温升对微通道变形影响很小;微通道顶部与两侧的黏合使得微通道顶部宽度和微通道高度变形远大于底部宽度变形,并随着键合压力的增大而增大;当键合时间超过50 s后,键合时间对微通道变形影响很小,可以采用较长的键合时间来保证键合强度而不影响微通道形貌。     

矩形截面微模具通道中熔体的黏性耗散效应

基于对微注塑成型过程中聚合物熔体充模流动时黏性耗散效应的理论分析,以聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)两种聚合物材料,在不同工艺参数作用下流经不同当量直径和长径比矩形截面微模具通道时,由黏性耗散效应引起的微通道中熔体温度变化进行了试验测量和数值模拟。结果显示,微通道出口熔体温度的试验测量和数值模拟值与理论计算值非常吻合,且其平均误差小于1℃。同时研究发现,增大微模具通道当量直径和长径比时,熔体流动时的黏性耗散热量增多,通道出口熔体温度升高;而当微通道几何尺寸一定时,其黏性耗散热量随注射速度和注射压力的升高而增加,随熔体温度和模具温度的升高而降低;但同样试验条件下,对剪切作用敏感性强的PP材料的黏性耗散热量明显高于对剪切敏感性弱的HDPE材料。     

微通道环形排列结构塑料管道的成型工艺研究

基于自主研发的塑料微结构制品挤出加工平台,首次提出了由聚氨酯弹性体制成的壁面内有序排列有24个微米级的长直中空微通道的塑料管道;研究了环形微通道结构管道的成型过程中牵引比、注气压力和空气段长度等工艺参数对制品成型质量的影响规律(注气压力:0.21~0.36kPa,空气段长度:35~110mm,牵引比:2.4~14.1)。结果表明,调控牵引比和空气段长度可以显著改善离模膨胀,影响微通道制品的整体尺寸,且与整体尺寸变化成负相关,但不影响截面形状;而通过调节注气压力则可以明显改变截面的形状比例,抵消离模膨胀作用,影响微通道形状,但不影响整体尺寸。     

微流控芯片UV固化微流道复制精度研究

研究了一种改进型紫外光(UV)固化注射成型装置,利用线型紫外光源辐照加工微流控芯片,并对微流控芯片上的微流道的复制精度进行研究。结果表明,该工艺成型的微结构制品复制精度较好,在相同工艺条件下,制品上的微结构轮廓曲线重合度高;光源的扫描速率对制品的成型精度有重要的影响,适当的光源扫描速率下,制品的微结构轮廓复制精度较高;充模压力的大小对制品的复制精度也有一定影响。     

微流控芯片注射紫外光固化成型中缺陷形成机理及解决方案研究

提出了一种微流控芯片的新型成型方法——紫外(UV)光固化微注射模塑成型,微通道"十"字处和整个基体表面的气泡为其成型的主要缺陷,对后续芯片的使用将会造成很大影响;利用可视化实验研究分析了缺陷的形成原因,并研究了各工艺(注射压力、抽真空、注射方式、光照方式等)对缺陷改善的影响。结果表明,注射方式对"十"字处气泡的形成影响最大,光照方式对基体表面气泡的形成影响最大,通过选用适当的注射方式和光照方式,能够完全解决"十"字处和基体上的缺陷。