目前,微納光學(xué)器件、流體器件、微反應(yīng)器、微散熱器等功能器件,以及超疏水材料、抗光反射材料、導(dǎo)電/導(dǎo)熱復(fù)合材料等功能材料在生物醫(yī)學(xué),汽車制造,信息通訊等眾多領(lǐng)域已有越來越多的應(yīng)用。微熱壓印方法作為典型的聚合物微納制造技術(shù)之一,是推動“中國制造2025”創(chuàng)新發(fā)展,持續(xù)進(jìn)步的源泉與動力。在聚合物微納制造快速發(fā)展的背景下,在類固態(tài)等溫?zé)釅河》椒ǹs短熱壓印周期的研究基礎(chǔ)上,本文以實驗、模擬與理論分析相結(jié)合的研究方法,針對類固態(tài)微壓印過程中存在的一系列復(fù)雜本構(gòu)關(guān)系等機(jī)理性的基礎(chǔ)科學(xué)問題,通過納米壓痕實驗、蠕變實驗、應(yīng)力松弛實驗,微結(jié)構(gòu)熱壓印實驗,建立本構(gòu)模型,松弛模型,以及DEFORM、ABAQUS有限元模擬等研究手段,探究類固態(tài)微壓印充模、保壓、脫模不同階段的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料的本構(gòu)關(guān)系,應(yīng)力松弛特性對微結(jié)構(gòu)制品復(fù)制精度的影響規(guī)律。通過PMMA類固態(tài)熱壓溫區(qū)的納米壓痕實驗結(jié)果,建立一階單指數(shù)本構(gòu)模型,以表征類固態(tài)溫度區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。并將其用于DEFORM模擬軟件材料屬性的確定,進(jìn)行了類固態(tài)微納壓印充模過程的數(shù)值模擬,進(jìn)而合理優(yōu)化壓印工藝參數(shù)。使用自行搭建的拉壓蠕變松弛儀進(jìn)行PMM... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３非晶態(tài)聚合物熱機(jī)械曲線圖??Ｆｉ．?１－３?Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ａｍｏｒｈｏｕｓｏｌｍｅｒ??

以上所述為宏觀壓印步驟，另外從微觀一分子運動的角度可以解釋其原理。分子??結(jié)構(gòu)一一分子運動一一宏觀材料性能，環(huán)環(huán)相扣。整個熱壓過程實際上就是分子鍵長??鍵角，支鏈，鏈段等不斷做熱運動的結(jié)果。如圖１－３非晶態(tài)聚合物熱機(jī)械曲線圖所示，??給聚合物片材升溫至作以上后，由玻璃態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，原本凍結(jié)的鏈段被解??凍，能量增加，分子熱運動能量能夠克服內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘，鏈段運動被激化，從一種構(gòu)??象過渡到另一種構(gòu)象，部分鏈段開始滑移。在這個過程中，聚合物應(yīng)力松弛、蠕變、??應(yīng)力應(yīng)變，其存在的內(nèi)在關(guān)系，以及對聚合物微熱壓印的影響，需要進(jìn)一步深入探索??和研宄。??料態(tài)：５?Ｉ高祥態(tài)一枯流態(tài)??：態(tài)?Ｉ態(tài)?／??｜轉(zhuǎn)Ｉ?；轉(zhuǎn)Ｉ?／??Ｓ?Ｉ?￥?ｉ?Ｗ??Ｉ?乂—－Ｔ１??１／！?ｉ?ｉ????ｉ?ｉ?Ｉ???Ｔｇ溫度Ｔｆ??圖１－３非晶態(tài)聚合物熱機(jī)械曲線圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ａｍｏｒｐｈｏｕｓ?ｐｏｌｙｍｅｒ??４??

Ｓ＾＞ｒｉｕｇ?ｃａｖｉｔｙ??ｉＱ〇??圖１－４鍍銀的ＰＭＭＡ復(fù)制品掃描電子顯微鏡圖??Ｆｉｇ．?１－４?ＳＥＭ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａ?ｓｉｌｖｅｒ?ｐｌａｔｅｄ?ＰＭＭＡ?ｒｅｐｌｉｃａ??Ｓｅａｎ?Ｍｏｏｒｅ，Ｊｕａｎ?Ｇｏｍｅｚ等人［３４］通過熱壓印在聚合物基底上制造微透鏡陣列，通??過Ｔａｇｕｃｈｉ方法分析所研宄的工藝參數(shù)（包括溫度，壓印壓力和保壓時間）的影響，??以確定具有不同高度和直徑的微透鏡陣列的有效加工條件。同時，提出了改善微米陣??列結(jié)構(gòu)表面缺陷的有效方法。另外，通過實驗數(shù)據(jù)表明，保壓時間這一參數(shù)對微透鏡??制品復(fù)制精度影響程度最大，其次是溫度和壓力。如下圖丨－５為所壓制的微透鏡陣列??的立體圖像。??＿??圖１－５所壓制的微透鏡陣列的立體圖像??Ｆｉｇ．?１－５?Ａ?ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ａ?ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ?ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ?ａｒｒａｙ??Ｙｏｎｇ?Ｈｅ，?Ｊｉａｎ－Ｚｈｏｎｇ?Ｆｕ等人［３５］認(rèn)為聚合物微熱壓印過程中大量的工藝參數(shù)及其??耦合，是難以定量分析各參數(shù)的影響。所以采用有限元法（ＦＥＭ）來模擬熱壓印工藝??的壓印、冷卻、脫模三個步驟

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]樣品制備方式對測定高分子材料納米壓痕硬度的影響[J]. 楊化浩,者東梅,朱天戈,武鵬,羅莎.  塑料工業(yè). 2016(08)
[2]聚合物微納制造技術(shù)[J]. 孫靖堯,吳大鳴,劉穎,莊儉,許紅,鄭秀婷,趙中里.  橡塑技術(shù)與裝備. 2016(10)
[3]微熱壓成型脫模缺陷分析及其脫模裝置[J]. 賀永,傅建中,陳子辰.  機(jī)械工程學(xué)報. 2008(11)
[4]聚合物微結(jié)構(gòu)熱壓成形溫度有限元分析[J]. 徐敏,羅怡,王曉東,李楠,劉沖.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2006(05)
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碩士論文
[1]聚合物微結(jié)構(gòu)平板熱壓印成型工藝研究[D]. 楊振洲.北京化工大學(xué) 2015
[2]聚酰亞胺纖維蠕變性能研究[D]. 賈桂榮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯納米復(fù)合材料的納米壓痕研究及介電行為分析[D]. 姜岸.北京化工大學(xué) 2012
[4]固態(tài)高聚物動靜態(tài)黏彈性的實驗研究[D]. 李其撫.湘潭大學(xué) 2009



本文編號：3096324