聚合物微納結(jié)構(gòu)熱壓設(shè)備真空系統(tǒng)研制.pdf

1、熱壓技術(shù)是一項(xiàng)具有成本低廉、快速高效等特點(diǎn)的微納加工技術(shù)，廣泛應(yīng)用于制作聚合物微納光學(xué)器件、微納流控芯片等微納器件。在非真空環(huán)境中熱壓，容易在模板和基片之間出現(xiàn)氣泡，影響熱壓制作的圖形質(zhì)量。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　針對(duì)RYJ-Ⅰ型熱壓成形機(jī)不具備真空系統(tǒng)的問題，設(shè)計(jì)了一種能夠自適應(yīng)調(diào)整壓頭板位姿的熱壓真空裝置。制定了適用于RYJ-Ⅰ型熱壓成形機(jī)的熱壓真空裝置設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)了熱壓真空裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了以半導(dǎo)體熱電致冷器為加

2、熱和制冷器件的溫度控制系統(tǒng)，計(jì)算分析了熱電致冷器的加熱和制冷功率，選用Pt100鉑電阻溫度傳感器測量壓頭板的溫度，改進(jìn)設(shè)計(jì)熱電致冷器的供電電路，仿真分析了壓頭板的溫度場分布。設(shè)計(jì)了具有多種密封形式的密封系統(tǒng)，計(jì)算分析了傳動(dòng)軸和真空罩之間動(dòng)密封產(chǎn)生的摩擦力對(duì)壓力系統(tǒng)的影響。建立了熱壓真空裝置的裝配和安裝工序。
　　對(duì)熱壓真空裝置的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行了溫度控制性能實(shí)驗(yàn)、真空性能實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)。測試了熱壓真空裝置的

3、升降溫速率和溫控精度。實(shí)驗(yàn)測得了真空室內(nèi)的氣壓可以達(dá)到600Pa。對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在真空環(huán)境中熱壓能夠避免氣泡的出現(xiàn)。
　　開展了聚合物微納結(jié)構(gòu)的熱壓實(shí)驗(yàn)研究。以硅片為基底，采用聚焦離子束刻蝕技術(shù)制作了帶有微納米孔和柵型槽結(jié)構(gòu)的熱壓模板。選定聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)作為熱壓所用的聚合物材料。進(jìn)行熱壓實(shí)驗(yàn)，制作出外形完整的聚合物微納結(jié)構(gòu)。分析了熱壓溫度、壓力、脫模溫度和時(shí)間對(duì)微納結(jié)構(gòu)復(fù)