《聚合物擠出微壓印過程表面微結構成型機理的研究》是依託北京化工大學，由吳大鳴擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物擠出微壓印過程表面微結構成型機理的研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳大鳴
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
擠出微壓印是製備具有表面微結構的塑膠功能製件的重要方法，所成型製件的特徵是表面具有基本尺寸為數十到數百微米的幾何微結構及其陣列。在擠出微壓印過程中，聚合物表面微結構的形成與巨觀尺度表面結構的形成有很大差別，主要表現在製件表面微結構的形狀和尺寸與成型模具上微結構模腔的形狀和尺寸有較大的差異。存在上述差異的原因主要在於微尺度下，聚合物熔體具有特殊的流變行為；同時，在微尺度下聚合物表面張力、應力鬆弛等會對微結構表面的形成和演變產生較大的影響。本項目將重點研究擠出微壓印過程中聚合物表面微結構形成和演化的機理和規律，包括聚合物在擠出微壓印過程的微尺度流變行為、微尺度傳熱行為，以及材料的表面張力和應力鬆弛對製件表面微結構的影響機理和規律。為提高微結構擠出壓印的幾何均勻性，提出了在微壓印前進行預壓調厚的方法。本項目研究可以為擠出微壓印方法的套用奠定科學基礎。
結題摘要
擠出微壓印技術是一種具有低成本、高產量、可以完成微結構批量連續式、大面積生產的新型微結構加工模式。本項目結合擠出微壓印過程流道微小，成型時間短，速度快等特點，建立流體圓型流道非穩態流動的速度模型；建立擠出微壓印可視化實驗平台，研究微尺度下微尺度效應、壁面滑移、表面張力等因素對微結構成型的影響；基於RH10高壓流變儀開展微尺度下聚合物熔體粘度的流變行為研究，分析微尺度下聚合物熔體粘度的影響因素，借鑑精典流變學粘度公式，提出微尺度粘度的修正預測模型；對等溫和非等溫熱壓印工藝的微結構充模過程傳熱學研究，得出溫度和模具結構對聚合物流動狀態的影響關係；同時，分析微結構擠出微壓印過程微結構形狀與幾何尺寸演變規律，研究表面張力和彈性恢復對微結構形貌的影響機理；分析微結構形貌演變的主要影響因素，確立聚合物粘彈性本構關係，建立典型微尺度V槽結構有限元分析模型，研究材料特徵、成型溫度與壓力、充模時間及周期、冷卻條件等對聚合物充模過程與脫模形貌演變的影響；在此基礎上，完成擠出微壓印滾壓實驗裝置設計與製造，增設預壓印調厚系統，有效提高塑膠擠出片坯壁厚均勻性，並完成典型微結構的製備實驗研究。
