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近年来,电子、光学、医疗、生物等领域对微制品和微零件的需求大幅增加,微结构加工技术得以快速发展,以满足产品微型化要求。微热压法在微结构加工领域得到了广泛应用。目前,微热压大规模生产的主要制约因素在于热压循环时间,通常为10分钟或者更长,因此迫切需要对模具变温技术深入研究,以实现模具快速加热冷却,进而有效缩短循环时间。在本研究中,利用新型材料石墨烯层极高的导热性和导电性及表面粗糙度低等特性,设计改进传统微热压方式,在含有微结构的模具表面镀石墨烯层,研究其温升效果,实现微热压快速加热和冷却。本研究针对微热压快速热循环的主要研究内容如下:1、选择硅材料作为模具基底,设计面密度大的密集型微流道结构。在硅模具上表面采用化学气相沉积(CVD)的方法镀石墨烯层。之后对加工成的石墨烯层做光镜测试、拉曼光谱测试,观察加工质量。对硅模具上石墨烯层温度特性分别进行模拟研究。模拟表明石墨烯层升降温速度与电压及镀层厚度有关,电压越高、镀层越厚,升温速率越快。2、搭建微热压模具热循环实验装置,包括大功率直流电源、温度采集装置、硅材料模具、热电偶,进行温度均匀性及升降温特性研究。使用便携式红外热像仪EA20IR测量硅模具表面温度分布均匀程度。之后分别对无石墨烯层及有石墨烯层的硅模具进行加热实验,对比石墨烯层对加热结果的影响。3、分析聚合物材料流变机理,材料性质与温度、时间的关系;选择合适的聚合物数值模拟模型,使用DEFORM 2D进行聚合物流动模拟,采用对称结构简化模拟计算,分析占空比、下压量、应力、应变、流动速度、聚合物片厚度等随微热压成型影响变化。4、搭建快速热循环微热压实验台,设计四因素三水平正交实验,热压温度设为110℃、120℃、130℃,电压水平设为40V、50V、60V,热压机电机输出设为5%、10%、15%,尺寸(间距/宽度)设为80μm、110μm、140μm。研究分析各影响因素对微热压成型效果的影响。本研究设计改进传统微热压方式,实现微热压快速加热和冷却。这种新型微结构加工方式的开发对后续缩短微热压循环时间的研究有重要意义。