面曝光快速成形是一種通過掩膜生成動(dòng)態(tài)圖形切片,一次曝光即可實(shí)現(xiàn)零件整個(gè)層面的固化,逐層堆疊成形的光固化3D打印技術(shù)。目前廣泛使用的下照式面曝光快速成形技術(shù)中,存在的主要問題是,透明樹脂槽底部與光敏樹脂固化后形成的固化層間存在較大的粘附力而產(chǎn)生的剝離失效。剝離失效現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致零件加工失敗并降低樹脂槽的使用壽命。論文通過制備表面納米織構(gòu)化的PDMS薄膜減小固化層與樹脂槽底部之間的粘附力,以解決剝離失效問題。本文通過系統(tǒng)研究包括納米級二氧化硅單分散微球的合成、大面積單層小球排布及硅片表面納米結(jié)構(gòu)陣列刻蝕在內(nèi)的模具制備工藝和微模鑄工藝實(shí)現(xiàn)了 PDMS防粘附功能膜的制備,對功能膜透光性、疏水性和防粘附性的試驗(yàn)測量,并通過內(nèi)聚力模型對PDMS膜的防粘附性進(jìn)行了仿真研究。主要工作及結(jié)果包括:研究了二氧化硅單分散微球的合成和浸漬提拉法分子自組裝工藝,重點(diǎn)對影響納米小球排布缺陷形成的影響因素進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)研究,實(shí)現(xiàn)了在作為微模鑄模具基材的硅片表面大面積單層密排,完成了模具表面納米結(jié)構(gòu)陣列制備所需要的圖形化步驟。以表面單層密排的納米小球?yàn)檠诒文?通過刻蝕工藝制備了表面具有納米結(jié)構(gòu)陣列的硅模具,通過液態(tài)PDMS材料在模具表面的澆鑄、固化、脫模制備PDMS防粘附功能膜;重點(diǎn)結(jié)合PDMS凝膠流動(dòng)填充機(jī)理的理論分析,對微模鑄工藝中缺陷形成和控制方法進(jìn)行了研究,獲得了表面具有納米結(jié)構(gòu)的PDMS防粘附膜。基于內(nèi)聚力模型,采用不同截面形狀的結(jié)構(gòu)陣列進(jìn)行計(jì)算,對剝離過程進(jìn)行了的仿真研究。結(jié)果表明,具有表面納米織構(gòu)化結(jié)構(gòu)的PDMS防粘附膜能夠?qū)冸x載荷由12MPa降低至2.7MPa并大幅降低局部最大應(yīng)力。正方形納米結(jié)構(gòu)具有最佳的防粘附效果。對制備PDMS防粘附膜的透光性、疏水性和防粘附性進(jìn)行了測試表征。結(jié)果表明,適當(dāng)尺寸的納米結(jié)構(gòu)可以提高光的透過率;有序納米結(jié)構(gòu)表面具備低表面能特性,可提高材料表面的疏水性;具有有序納米結(jié)構(gòu)的PDMS膜可將固化層與樹脂槽基底之間的粘附力由27N降低至1.4N,初步驗(yàn)證了 PDMS防粘附膜的效果。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB306
【部分圖文】：

圖 2-1 硅核生長示意圖Fig.2-1 Growth of silica bead1 所示為實(shí)驗(yàn)所用二氧化硅單分散微球制備溶液成分與用量。通過調(diào)量，可控制合成二氧化硅小球的粒徑。為減弱光固化過程中的衍射現(xiàn)影圖像精度，最終制備 PDMS 薄膜表面納米結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)小于紫外光的

圖 2-2 二氧化硅小球合成結(jié)果電鏡圖Fig.2-2 SEM graph of silica bead為合成失敗的二氧化硅單分散微球。主要缺陷有三種：統(tǒng)一示，二氧化硅小球的合成參數(shù)選擇的是 400nm，但電鏡

圖 2-5 提拉法原理示意圖Fig.2-5 Pulling method of molecular assembly序納米結(jié)構(gòu)的過程可以分為兩個(gè)階段：微球從懸浮液中露出時(shí)，將形成晶核。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2816827