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：中南大学学报(自然科学版), 2021, 52(04): 1083-1089.

• 注塑成型
• 微流控芯片
• 分子动力学
• 通道形貌
• 脱模变形

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。

• 单位
  高性能复杂制造国家重点实验室; 中南大学; 机电工程学院