GPTMS涂层与等离子体处理复合改性聚合物微流控通道

为了提升聚合物材料的表面改性效果,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)涂层与等离子体处理相结合的方法,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯和聚碳酸酯5种常见聚合物材料的表面改性效果进行了研究。通过分析表面润湿性(接触角)、化学成分、粗糙度以及微流控通道中的流体流动性能及其时效性,探讨了该改性方法的机制和效果。结果表明,GPTMS涂层与等离子体处理(GP-Plasma)复合改性相较于等离子体处理能够显著提高这5种聚合物材料的表面亲水性和时效性,复合改性后聚合物材料表面接触角可降至接近0°,并在-15℃储存28 d后仍保持接触角低于20°。X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱分析表明,复合改性后PMMA材料的O/C原子比提升了约140%,并形成了Si—O—Si键。原子力显微镜结果表明GP-Plasma复合改性后PMMA材料的表面粗糙度相较于等离子体处理提升95%,进一步提升了表面润湿性。在微流控通道流动测试中,复合改性后PMMA样品的流体流动时间平均缩短64%,并实现了稳定的液体流动,显示出该复合改性技术在实际应用中的潜力。

纯铜微尺度激光冲击强化过程数值模拟研究

借助ABAQUS软件建立了微尺度激光冲击强化(micro-scale laser shock peening,μLSP)过程的有限元模型,对T2纯铜的μLSP过程进行了数值模拟,分析了μLSP过程中纯铜的位移、塑性应变和等效应力的动态响应情况以及残余应力的分布规律。结果表明,冲击波作用到纯铜表面后,极短时间内便可达到纯铜的动态屈服极限。纯铜表面的位移影响区域直径约为激光光斑的2倍,并在27 ns时达到位移最大值约0.85μm。随着冲击波压力的加载,纯铜产生加工硬化,塑性应变和等效应力的最大值均出现在加载区域内部的近表层处,分别约为0.062 MPa和297 MPa。μLSP后纯铜表面激光辐照区域主要表现为残余压应力,最大值约为199 MPa,影响深度达40μm。在激光辐照区域表面边缘存在一定的残余拉应力,产生“残余应力洞”。同时,μLSP工艺试验结果与数值模拟结果基本一致,从而验证有限元模型的合理性与可靠性。