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微通道成形技术的不断发展加速了微流控芯片在生物化学领域的应用。为了满足生物化学分析对微流控芯片的要求,制作出高质量的微通道来实现微流控芯片的功能是首要解决的问题。本文主要从理论分析、仿真和实验验证三个方面研究了塑料流动对微通道成形的影响,然后通过优化实验得到优化工艺参数。 运用线性粘弹性理论研究了塑料在微通道成形中的蠕变和应力松弛现象,通过应力松弛实验验证了塑料的应力松弛行为。采用Maxwell模型推导了塑料在微通道成形中的应变和时间关系,与实验中得到的应变时间曲线比较后,趋势基本一致。从传热学、物理状态变化和粘弹形变三方面阐述了微通道热压成形过程中塑料的流动机理。采用ANSYS软件对温度压力耦合场下塑料流动进行了仿真。针对仿真结果进行了塑料流动观察实验和微通道成形实验,实验结果验证了仿真结论。 仿真分析和实验验证对微通道热压成形实验工艺参数的制定有以下指导性作用:微通道热压成形温度要高于Tg(玻璃化转变温度),保证塑料充分地流动。微通道成形时要施加较大的压力,这样有利于保证微通道成形的复制完全。要有一定的保温保压时间,使各部分塑料具有一致的流动性。 在以上研究的基础上,本文进行了微通道热压成形实验的优化设计。进行了16组正交实验,实验结果用微通道的高度相对误差、宽度相对误差和形状相对误差三个指标进行评价,得到了微通道热压成形的优化工艺参数。用优化工艺参数进行了5组重复实验,试验结果证明微通道形状尺寸具有良好的稳定性。研究了两种不同类型PMMA的特征转变温度,依据此温度制作了相应的微通道。进行了微通道热封接实验。用户用微流控芯片进行的电泳分离实验的结果表明优化后的微通道可以更好地满足分离的要求。