微流控技術是在幾百微米甚至更小的通道中對流體進行操縱完成各種實驗的技術。它能做到運用微量的樣品或試劑進行具有高分辨率的分離和檢測。而微流控芯片是實現(xiàn)微流控技術的重要裝置。微流控芯片的加工材料、加工方法和降低通道內(nèi)的粗糙度無疑是微流控技術發(fā)展中最關鍵的問題。而高分子材料具有來源廣、品種多、易加工等優(yōu)勢受到了微流控芯片研究者的重視。同時其加工方法微注塑成型因為可以實現(xiàn)批量、連續(xù)生產(chǎn),也引起微流控芯片制造者的關注。本文通過研究微流控芯片的注塑加工工藝,采用正交分析的方法確定熔體溫度、模具溫度、注射速度、保壓壓力對微流控芯片注塑成型過程中的影響順序和最優(yōu)注塑工藝,并取用在最優(yōu)注塑工藝下成型的微流控芯片的進行液體混合實驗和液滴成型實驗。本文的主要研究內(nèi)容及結論如下:（1）根據(jù)注塑模具加工精度和液滴生成裝置以及液體混合裝置的特點,確定液滴生成裝置通道截面的尺寸為500μm×500μm,液體混合裝置通道截面的尺寸為400μm×400μm。運用專業(yè)軟件COMSOL進行了液體混合和液滴生成的仿真,由仿真結果證實當液滴生成裝置的通道截面為500μm×500μm,分散相流體的速度為連續(xù)相流體的1/2時,微通... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＰＤＭＳ微流控芯片模塑成型［１力??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?ＰＤＭＳ?ｍｉｃｒｏ－ｆｌｕｉｄｉｃ?ｃｈｉｐ?ｍｏｌｄｉｎｇ??（３）熱壓法??

?北京化工大學碩士學位論文???放入基片??｜??抽真空、加熱??預加壓??｜??加壓??贓、冷卻??釋放真空??ｉ?基片??完成??圖１－２熱壓成型過程［１９１??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａ?ｏｆ?ｈｏｔ?ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ??（４）注塑成型法??注塑成型法是最常用的生產(chǎn)塑料制品的方法，該方法是由注塑機與模具共同實現(xiàn)??的。隨著機械精細加工的不斷發(fā)展，模具中模芯的尺寸可以加工到微米級別，這使得??微流控芯片的加工開始向注塑方向發(fā)展。注塑時通過調(diào)節(jié)熔體溫度、模具溫度、注射??速度、保壓壓力等工藝參數(shù)可以批量化生產(chǎn)微流控芯片，與熱壓成型相比，注塑法加??工效率更高、成型速度更快，更加適合微流控芯片的批量生產(chǎn)。??（５）激光燒蝕法??激光燒蝕法是將高能量的激光束（ＵＶ、Ｃ０２等）與數(shù)控技術、ＣＡＤ／ＣＡＭ技術有??機結合，可直接在材料上進行三維燒蝕，這與常用的化學腐蝕法相比較有效地降低了??加工微流控芯片的步驟和成本，加工精度更高其加工過程簡化為：沖擊強化過程、??熱吸收過程、表面融化過程、氣化過程、復合過程等，其激光燒蝕過程如圖１－２所示。??４??

?１緒論???ｎｓ?．．．．．：＝．＝ｉ?Ｚ?沖擊強化過程??丨丨丨???????？??ｆｉｓ??：?：：｜?熱吸收過程??＂＇：：?表麵傾程??ｍｓ??＂：執(zhí)篇?氣艦程??＾??復合釀??１〇＂９?？ｌ（Ｈｓ????圖１－３激光燒蝕法加工過程??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｌａｓｅｒ?ａｂｌａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．２微注塑成型技術研究??近年伴隨著微機電系統(tǒng)［２｜］?（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｔｒｏ?Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?Ｓｙｓｔｅｍ，ＭＥＭＳ）在醫(yī)療、航??天航空、生物、軍事、環(huán)境與安全等領域取得的優(yōu)良成績，零件的微型化是ＭＥＭＳ??技術發(fā)展的必經(jīng)之路，而微注塑成型是實現(xiàn)微結構制品規(guī)模生產(chǎn)的關鍵技術［２２］。英國??布拉德福德大學的＼＼＾１以如等［２３］人對微注塑件進行了定義：制品的質(zhì)量在幾毫克內(nèi)；??制品表面有微米級別尺寸的結構；或是制品的公差在微米范圍內(nèi)，但整體尺寸沒有限??制。由于微型零件尺寸微小，甚至含有納米級別的結構，這就使得在模具加工方面增??加了很大的難度。許多在傳統(tǒng)注塑加工中可以忽略的比如壁面滑移、對流換熱、粘性??耗散等現(xiàn)象，在微注塑加工過程中對微制品的填充產(chǎn)生巨大的影響該方面的研究??通常利用三維模擬軟件實現(xiàn)。經(jīng)過對微注塑成型加工多方面研究發(fā)現(xiàn)熔體溫度、模具??溫度、注射速度、注射壓力、保壓壓力、保壓時間等注塑工藝參數(shù)會直接影響微型零??件的成型效果在微注塑成型的研究過程中，對微注塑成型模具的設計與加工、微??注塑成型的數(shù)值模擬、微注塑成型的工藝參數(shù)的研究等將會進入一個全新的領域。??進入到２０世紀后，ＭＥＭＳ的優(yōu)勢不斷凸顯出來，微制品的注塑加工方法成為國??內(nèi)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微流控芯片注塑模具的微細電解加工[J]. 王志強,鐘昊,李勇,佟浩,孔全存.  電加工與模具. 2019(06)
[2]微細流路模壓成形用碳化鎢模具飛秒激光加工工藝研究[J]. 張慧潔,尹韶輝,賈紅鵬,黃帥,劉璇,李建相,陳逢軍.  表面技術. 2019(10)
[3]微流控芯片光固化模塑成型的快捷加工技術[J]. 羅錫丹,賀建蕓,康維嘉,胡凌驍,楊衛(wèi)民,謝鵬程.  北京化工大學學報(自然科學版). 2017(05)
[4]微流控芯片熱壓成型仿真研究[J]. 傅志紅,易琪,劉衛(wèi),張磊.  工程塑料應用. 2017(02)
[5]聚合物微成型模具設計與制造技術[J]. 王敏杰,趙丹陽,宋滿倉,于同敏.  模具工業(yè). 2015(05)
[6]微流控技術及其應用與發(fā)展[J]. 李宇杰,霍曜,李迪,唐校福,史菲,王春青.  河北科技大學學報. 2014(01)
[7]UV-LIGA技術在制作細胞培養(yǎng)器微注塑模具型腔中的應用[J]. 馬雅麗,劉文開,劉沖,杜立群.  光學精密工程. 2013(05)
[8]微細胞皿注塑模具變溫系統(tǒng)設計[J]. 徐斌,高春雨,王敏杰,于同敏.  中國機械工程. 2012(09)
[9]微細電解加工技術的概況與展望[J]. 謝巖甫,劉壯,陳偉.  電加工與模具. 2010(06)
[10]微注塑成型模具設計與制造技術研究進展[J]. 楊鐸,劉沖,徐征,杜立群,劉軍山,王立鼎.  塑料工業(yè). 2010(10)

博士論文
[1]微通道內(nèi)液滴生成與混合理論方法與實驗研究[D]. 楊麗.河北工業(yè)大學 2016
[2]微流控芯片注射成型及模內(nèi)鍵合研究[D]. 楚純朋.中南大學 2014
[3]CO2激光直寫聚合物微流控芯片的理論與實驗研究[D]. 相恒富.浙江大學 2007

碩士論文
[1]帶有微結構特征制品的注塑充填流動不平衡研究[D]. 鄧愛林.西南科技大學 2019
[2]超聲波對微流控芯片注塑成型質(zhì)量影響的研究[D]. 王凱.大連理工大學 2016
[3]基于微流控芯片的液滴分離方法與實驗研究[D]. 張鵬翼.河北工業(yè)大學 2014
[4]美容用微注塑成型聚合物微針的研究[D]. 薛領.北京化工大學 2013
[5]工藝參數(shù)對聚丙烯微圓柱陣列充填性能的影響研究[D]. 董自開.鄭州大學 2013
[6]PDMS微流控芯片的制備工藝研究[D]. 夏飛.南京理工大學 2010
[7]注塑模具CAD脫模系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 梁長記.山東大學 2010
[8]微結構塑件注射成型模擬與試驗研究[D]. 張傳贊.大連理工大學 2008
[9]PDMS微流控芯片關鍵工藝技術研究[D]. 李永剛.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2006



本文編號：3324480