微热压成形石墨件的快速碳化工艺

针对石墨件在碳化过程中易开裂的问题,基于多材料组装技术原理,提出在石墨粉末微热压成形过程中构造烧蚀性二维有机物网络以形成排气通道、避免开裂的方法。研究了碳化速率、石墨件径向尺寸及网络结构、分布方式对石墨件成形质量和力学性能的影响。结果表明:较快的碳化速率会加剧有机物热解,开裂的现象越明显,较大径向尺寸的石墨件气体逸出阻力越大;提高有机物网络密集度有助于改善排气效果,但对石墨件力学性能产生不利影响;在有机物网络沿成形高度方向的布置中,当间距为10 mm时,石墨件不出现裂纹。采用优化的工艺制备的石墨件结构完整,经过浸渍增强后其抗压强度达到15.8 MPa,Z轴导热系数仅为1.894 W/(m·K),综合性能与水玻璃型砂相当,在铸造行业有广泛应用前景。

天然鳞片石墨粉末的微热压成形工艺

天然鳞片石墨粉末压制成形由于气体不易排除以及摩擦沿程阻力等问题存在,导致石墨粉末难以压实以及密度不均等现象产生,为此提出天然鳞片石墨粉末微热压成形新方法,制备出密度与孔洞均匀的天然鳞片石墨件,且解决成形性问题。研究了成形密度、单元层厚度及热固性酚醛树脂加入量等对石墨件层间结合性能的影响,通过分析抗弯强度变化、观察层间结合面三维微观形貌、层间结合状态等揭示层间结合机理。结果表明:当成形密度过高或过低时,石墨件易出现分层现象,当成形密度控制在1.2~1.6 g/cm^(3)时(对应的粉层相对压缩率为70.83%~78.13%),单元层间结合良好;通过在一定范围内提高热固性酚醛树脂加入量或减小单元层厚度均可改善层间的结合质量。结合面的微观不平度、粘结剂分布状态及其溢出量是保证层间结合性的关键。

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。

塑料微流控芯片的制作及其自动化

实现塑料微流控芯片制作的自动化能够大幅度降低制作成本，稳定芯片质量，并使芯片具有较好的一致性，是推广应用、实现产业化所亟待解决的重要问题。本文简要介绍了微流控芯片的发展现状，指出影响其推广应用的主要障碍及所面临的主要问题。阐述了实现塑料微流控芯片制作自动化的意义。简述了制作塑料微流控芯片的两种主要方法——模塑法和热压法，分析了热压法制作塑料微流控芯片的工艺过程及其实现自动化所需解决的诸如自动脱片、基片与盖片的自动对准及预联接等技术问题。介绍了大连理工大学微系统研究中心同北京航空航天大学机器人研究所合作研制开发的塑料(PMMA)微流控芯片的自动化制造系统，并简要说明了主要的组成设备。