石英玻璃低溫連接技術(shù)與性能表征.pdf

1、石英玻璃是一種SiO2單一組分的特種工業(yè)技術(shù)玻璃，因?yàn)楠?dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。本課題就是利用石英玻璃絕佳的透光性來制作用于血液分析醫(yī)療器械中的關(guān)鍵部件。石英玻璃中微細(xì)管道的制作不能用傳統(tǒng)的激光熱熔方法進(jìn)行加工，尤其是制造較為復(fù)雜管道時(shí)，其形狀、方向、大小需要變化，傳統(tǒng)的激光熱熔工藝無法達(dá)到，只能通過連接經(jīng)過刻蝕石英玻璃片來獲得。更為規(guī)則的微細(xì)管道只能通過連接多層石英玻璃片實(shí)現(xiàn)。
　　連接石英玻璃有多種方法，但要保持

2、連接后玻璃樣品仍然具有較高的透光率，直接鍵合技術(shù)就是其中效果較好的一種。由于不需要任何中間層物質(zhì)進(jìn)行輔助連接，就無需擔(dān)心此種方法會(huì)損害其界面光學(xué)性能，更不會(huì)出現(xiàn)像膠連那樣阻塞微細(xì)管道的現(xiàn)象。
　　本文立足于低溫鍵合技術(shù)探究合適的石英玻璃連接方法。從連接方法的選擇和對(duì)比、鍵合工藝探討以及鍵合質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面對(duì)石英玻璃的連接進(jìn)行系統(tǒng)的研究。綜合對(duì)比中間層封接玻璃、等離子表面活化、陽(yáng)極鍵合、疏水性表面活化以及親水性表面活化法等幾類可能的連

3、接方法，最后選用親水性化學(xué)溶液表面活化法。該方法制備的器件光學(xué)性能較好，且工藝成本較低、工藝較為簡(jiǎn)單、連接強(qiáng)度和效果較為理想。
　　課題對(duì)親水性表面處理直接鍵合法的鍵合機(jī)理進(jìn)行了探討，提出利用牛頓環(huán)初步判斷鍵合質(zhì)量的方法和理論依據(jù)，對(duì)比不同工藝方法的鍵合效果。討論了鍵合溫度、退火時(shí)間以及鍵合環(huán)境等因素對(duì)鍵合質(zhì)量的影響。最后利用紫外分光度計(jì)對(duì)鍵合樣品透光率進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，真空條件下，退火溫度250℃，退火時(shí)間8 h，石英玻璃的鍵