發(fā)布時間：2017-12-13 17:14

  本文關(guān)鍵詞：微納米結(jié)構(gòu)微流控芯片注塑成型及其關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：聚合物微流控芯片是一種具有微納米結(jié)構(gòu)的典型制品,現(xiàn)廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等檢測領(lǐng)域。微注塑成型是一種用于制造聚合物微流控芯片的主要成型方法。在成型過程中不但需要解決制品的宏觀缺陷和微納結(jié)構(gòu)成型的微觀缺陷,還需要克服澆口二次加工成本高和澆口成型質(zhì)量低的缺點。因此,進(jìn)行具有復(fù)雜微納米結(jié)構(gòu)微流控芯片注塑成型的研究,對微注塑成型技術(shù)和微流控芯片技術(shù)的發(fā)展都有重要指導(dǎo)意義。本課題的研究對象為兩種具有微納米結(jié)構(gòu)的微流控芯片：具有微納米周期結(jié)構(gòu)用于病毒診斷的碟形微流控芯片和具有微圓柱陣列用于一次性心肌血液智能診斷的矩形微流控芯片。具有微納米周期結(jié)構(gòu)的碟形微流控芯片外圓直徑為62mm、厚0.6mm,中心孔由直徑為15mm的圓弧和直徑為3mm的圓弧組成,芯片上具有呈圓周陣列分布的微凹槽,并且在寬為0.15mm的凹槽上加工有微納米二級周期結(jié)構(gòu)。微納米二級周期結(jié)構(gòu)有超疏水特性,防止反應(yīng)液回流。具有微圓柱陣列的矩形微流控芯片長100mm、寬16mm、厚度1mm、側(cè)壁厚為0.5mm,在芯片內(nèi)表面兩個不同區(qū)域內(nèi)分布著不同直徑的微圓柱,矩形區(qū)域內(nèi)分布著直徑50μm高40μm的微圓柱13000多個,梯形區(qū)域內(nèi)分布著直徑為100μm高120μm的微圓柱1000多個。本文研究重點在于碟形微流控芯片上微納米二級周期結(jié)構(gòu)的注塑成型、盤型澆口的模內(nèi)自動沖切功能、沖切動作控制功能和矩形微流控芯片上微圓柱陣列高度分布的均勻性。具體研究內(nèi)容如下：首先,為了提高模具設(shè)計制造效率,應(yīng)用Moldflow和Deform分析軟件對聚合物微流控芯片熔體流動性和聚合物模內(nèi)自動沖切澆口動作進(jìn)行模擬分析。并應(yīng)用Pro/e和AutoCAD等設(shè)計軟件,根據(jù)注塑模具設(shè)計原理和模擬結(jié)果,對注塑模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。其次,利用Minitab軟件設(shè)計L25的正交實驗,以沖切深度和沖斷程度作為目標(biāo)參數(shù),探索對盤型澆口沖切效果影響最大的工藝參數(shù)。通過實驗研究由正交實驗確定的工藝參數(shù)對沖切深度的影響規(guī)律,并利用萬能工具顯微鏡觀察沖切實驗后澆口質(zhì)量。再次,通過實驗研究注塑工藝參數(shù)對具有微圓柱陣列的矩形微流控芯片注塑成型質(zhì)量和微圓柱高度分布的影響。實驗中改變模具溫度和注射速度的數(shù)值,觀察微圓柱復(fù)制成型質(zhì)量,并觀察沿著流動方向和垂直流動方向微圓柱高度的分布情況。最后,探索注塑工藝參數(shù)對具有微納米周期結(jié)構(gòu)的碟形微流控芯片注塑成型的影響。通過對模具溫度和注射速度數(shù)值的改變,觀察微通道成型質(zhì)量和微納米二級周期結(jié)構(gòu)的復(fù)制成型質(zhì)量,分析影響復(fù)制成型質(zhì)量的原因。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN492;TQ320.66

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本文編號：1285924