注塑成型微流控芯片通道脱模的变形机理

• 作者: 王宜磊 翁灿 杨锦 刘介珍 蒋炳炎
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 注塑成型 微流控芯片 分子动力学 通道形貌 脱模变形
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 矿业工程• 冶金工程• 环境工程• 化学与化学工程• 材料科学与工程|Mining Engineering, Metallurgical Engineering, Environmental Engineering,Chemistry and Chemical Engineering, Materials Science and Engineering
• 页码范围: 1083-1089
• 页数: 7页
• 分类号: TQ320.66
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.04.005

摘要

为提高微流控芯片注塑成型的脱模质量,采用分子动力学(MD)对环烯烃共聚物(COC)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的脱模过程进行模拟,研究在7×10-11 N脱模外力作用下,聚合物的平均速度、密度分布以及界面相互作用能的变化规律,分析通道脱模变形的分子演化机制.研究结果表明:在脱模过程中,通道底部最早与Ni模芯分离,随后通道肩部开始分离,COC和PP脱模速度最快;随着脱模过程的进行,界面相互作用能先增大后逐渐减小,PMMA的界面相互作用能最大,黏附能最大;在界面相互作用能作用下,聚合物层各部分的运动速度不一致,这是造成通道一定程度拉伸、凹陷和孔隙等变形行为的主要原因;脱模后聚合物整体密度减小和分子链回转半径增大,较好地解释了聚合物整体结构的变化情况.