基于超聲振動(dòng)的細(xì)胞培養(yǎng)皿微型腔填充性能的研究.pdf

1、微注塑成型以其可實(shí)現(xiàn)高效率、低成本、大批量自動(dòng)化生產(chǎn)微型制件等優(yōu)點(diǎn)，在微機(jī)電領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。但微型制件成型過(guò)程中因模具型腔整體或局部特征尺寸微小，使聚合物熔體的充模流動(dòng)十分困難，尤其當(dāng)制件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，熔體填充微模具型腔時(shí)的流動(dòng)阻力將會(huì)成倍增加，極易引發(fā)微型制件填充不完整等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響微制件的成型質(zhì)量。本文在深入分析微注塑成型特點(diǎn)和超聲振動(dòng)在聚合物成型加工領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出將超聲振動(dòng)應(yīng)用到微注塑成型中，借助超聲外場(chǎng)的高頻

2、振動(dòng)作用產(chǎn)生的熱及機(jī)械等效應(yīng)來(lái)降低聚合物熔體的粘度，從而改善其充模流動(dòng)性能。
　　首先以生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的帶有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞培養(yǎng)皿微型制件為對(duì)象，設(shè)計(jì)制造了具有超聲振動(dòng)功能的微注塑成型模具，實(shí)現(xiàn)了微注塑成型系統(tǒng)與超聲振動(dòng)系統(tǒng)的有效集成。
　　然后，應(yīng)用所設(shè)計(jì)的細(xì)胞培養(yǎng)皿超聲輔助微注塑成型模具，以HDPE和PP兩種聚合物材料，進(jìn)行了施加和不加超聲振動(dòng)的單因素和正交成型實(shí)驗(yàn)，研究了工藝參數(shù)和超聲參數(shù)變化，對(duì)微模具型腔填充性能的影

3、響關(guān)系。結(jié)果顯示，不加超聲振動(dòng)時(shí)，除增大注射速率使PP材料的微型腔填充率稍有降低外，增大其他工藝參數(shù)均可使HDPE和PP材料的微型腔填充率明顯增加;而施加超聲振動(dòng)時(shí)，當(dāng)超聲功率一定，而超聲頻率分別為20KHz、25KHz和30KHz時(shí)，HDPE的微型腔填充率均隨著超聲功率的增加而增加，PP材料則除了在超聲頻率為25KHz時(shí)，其微型腔填充率隨著超聲功率的增加而增加外，其余兩種頻率下，其微型腔填充率是隨著超聲功率的增加而先增大后減小，分析認(rèn)

4、為這是由于超聲振動(dòng)引起PP材料的結(jié)晶和解取向程度增加，導(dǎo)致制件的體積收縮增大，進(jìn)而使其微型腔填充率下降。
　　最后，通過(guò)對(duì)填充型腔的熔體溫度和壓力的測(cè)量，分析了超聲外場(chǎng)的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)對(duì)聚合物熔體填充流動(dòng)行為作用機(jī)理。通過(guò)X射線衍射、紅外光譜掃描、偏光顯微鏡等微觀測(cè)試分析，研究了超聲外場(chǎng)作用對(duì)制件成型過(guò)程中的分子結(jié)晶、取向和降解的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明，超聲振動(dòng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)使聚合物熔體分子鏈的活性和熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，熔體溫度升高;超聲