聚合物微溝道陣列基片熱壓成型關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自20世紀(jì)80年代末以來，生物芯片因其微型化、高通量和自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到了高速發(fā)展，其種類越來越多，對制備質(zhì)量的要求也越來越高。聚合物微溝道陣列基片是一種用于檢測和獲取生物信息的生物芯片，其表面設(shè)計(jì)了384個(gè)1.4mm、高為0.55mm的陣列化圓柱形腔室、8個(gè)橢圓形腔室、8個(gè)進(jìn)樣孔、4個(gè)定位孔、8條主溝道和多條支溝道，且尺寸精度要求高，厚度薄，在熱壓成型過程中需要解決尺寸精度、形狀精度不易控制等問題。
　　首先，為提高聚合物微

2、溝道陣列基片熱壓成型后的尺寸精度，基于聚合物微溝道陣列基片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究熱壓工藝參數(shù)對聚合物微溝道陣列基片收縮規(guī)律的影響，為此設(shè)計(jì)制造了一套實(shí)驗(yàn)熱壓模具，通過正交實(shí)驗(yàn)，確定聚合物微溝道陣列基片熱壓成型時(shí)的收縮率，并應(yīng)用UG9.0模擬分析了熱壓成型后滿足聚合物微溝道陣列基片尺寸精度要求的收縮率范圍。
　　其次，在以上研究的基礎(chǔ)上，為提高熱壓溫度的控制精度，應(yīng)用ANSYS Workbench對熱壓模具溫度場進(jìn)行模擬分析，優(yōu)化加熱棒位

3、置排布，完成相應(yīng)溫控箱的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，完成新型熱壓模具的設(shè)計(jì)與制造。為深入了解聚合物微溝道陣列基片熱壓成型過程，以兩參數(shù)Mooney-Rivlin模型來表征聚合物微溝道陣列基片熱壓成型所用CPP薄膜的材料模型，應(yīng)用ANSYS Workbench模擬分析了熱壓工藝參數(shù)對CPP薄膜填充行為的影響。結(jié)果表明：熱壓溫度與熱壓壓力的增大都可提高CPP薄膜在微結(jié)構(gòu)處的填充速率，并且熱壓壓力對圓柱形腔室深度的影響程度隨著熱壓溫度的升高而減

4、小。
　　最后，采用工藝參數(shù)細(xì)化實(shí)驗(yàn)，研究熱壓工藝參數(shù)對聚合物微溝道陣列基片成型質(zhì)量的影響規(guī)律，確定新型熱壓模具熱壓成型聚合物微溝道陣列基片時(shí)的最佳工藝參數(shù)，并應(yīng)用偏光應(yīng)力儀分析殘余應(yīng)力的分布情況。結(jié)果表明：熱壓溫度是影響聚合物微溝道陣列基片成型質(zhì)量的主要因素，隨著熱壓溫度的升高，圓柱形腔室直徑與透光率逐漸減小，截面翹曲逐漸增大；然而，隨著熱壓壓力的增大，透光率逐漸增大；截面翹曲隨著熱壓時(shí)間的延長進(jìn)一步減小，熱壓時(shí)間對聚合物微溝道