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基于透气钢的微流控芯片气动吸脱模系统实验研究

基于透气钢的微流控芯片气动吸脱模系统实验研究

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作者：申瑞霞中南大学

学位级别：硕士

本文针对现有微流控芯片注射成型技术在自动无损脱模、芯片键合等方面存在的不足,无法发挥微注射成型工艺成型周期短、自动化程度高、可成型复杂3D结构及实现集成制造的特点,研究微流控芯片模内键合技术中的自动无损脱模技术,从模内键... 详细信息

本文针对现有微流控芯片注射成型技术在自动无损脱模、芯片键合等方面存在的不足,无法发挥微注射成型工艺成型周期短、自动化程度高、可成型复杂3D结构及实现集成制造的特点,研究微流控芯片模内键合技术中的自动无损脱模技术,从模内键合技术的特殊要求出发,将多孔材料——透气钢引入微流控芯片的脱模过程,提出了利用透气钢实现微流控芯片气动吸脱模的新方法,从表面粗糙度和吸脱模力两方面论证了该方法的可行性,为探索一种新的微注射成型脱模方法提供数据和理论支持。针对微流控芯片吸脱模系统的要求,通过比较分析各种多孔材料的性能,确定将透气钢引入到微流控芯片的脱模过程中,研究其机械加工方法和表面粗糙度参量,完成其作为脱模介质的初步可行性分析;在此基础上按照微流控芯片的实际形状、尺寸和结构,自行研制了一个可移植到模内的微流控芯片吸脱模系统实验装置,为吸脱模力和透气钢透过性能的测试提供了一个实验平台。实验研究了引入透气钢后微流控芯片吸脱模系统所能达到的吸脱模力,得到了压力、真空度随时间的变化规律,实验结果表明,透气钢自身的透气性能可使系统较短的时间内达到芯片所需的理论吸脱模力,该方法能够实现微流控芯片的吸脱模功能;减小系统真空度和增大系统压力可使达到理论所需吸脱模力的时间缩短,因此从减小成型周期的角度考虑推荐采用较低的真空度和较高的压力。采用定压差测流量的方法实验研究了考虑气体可压缩性时透气钢的透过性能,结果显示,随着压力的增大,气体在透气钢中将发生从Darcy流动到非Darcy流动的转变,分别对这两种流动的透过系数和惯性系数进行分析计算,得到了这两种状态的流动方程,揭示了不同流体流动状态下透气钢中气体的流动规律。

关键词：微流控芯片模内键合气动吸脱模系统透气钢透过性能

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