能量控制模式下聚合物超声波微压印成形

针对聚合物微结构超声波压印成形中工艺窗口窄、可控性较差的问题,提出采用能量控制模式控制超声波能量,以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基片为被成形材料,通过设计对比实验,研究能量控制模式与时间控制模式对基片成形的影响.实验结果表明,在能量控制模式下,当热辅助温度65℃,超声压力400 N,超声振幅11.4μm,超声能量为700-1 000 J时,均能获得92%以上的深度复制率.通过测量热影响区聚合物在超声波作用下的温升曲线知,在相似工艺参数下,能量控制模式下聚合物的温度峰值低,处于成形区的时间长,因此该控制模式下工艺窗口宽、可控性好.

微流控芯片微沟道的超声压印制作

作为一种新型聚合物微结构成形方法,超声波压印具有成形速度快和基片整体变形小的特点,但是微结构在较大面积成形时存在均匀性较差的问题.本文面向微流控芯片中微沟道的超声波压印成形,通过设计正交实验和有限元仿真研究的方法,分析了超声压印工艺参数对微流控芯片成形质量和均匀性的影响原因及规律.结果表明,可以通过优化超声波压印压力、振幅和超声波作用时间提高压印均匀性,其中超声波压印压力对成形精度和均匀性的影响最大.采用优化后的工艺参数进行实验,在48 mm×32 mm面积的PMMA微流控芯片基片上成形了微沟道,微沟道的复制精度优于95.6%,片上3点的均匀性为98.0%.