【摘 要】
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PMMA微流控芯片微通道采用热压成形法制作。热压成形法是制作聚合物微流控芯片的重要方法之一，可将其分成热压充模、保压和冷却脱模三个阶段，其中冷却脱模过程中的模具和聚合物
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PMMA微流控芯片微通道采用热压成形法制作。热压成形法是制作聚合物微流控芯片的重要方法之一，可将其分成热压充模、保压和冷却脱模三个阶段，其中冷却脱模过程中的模具和聚合物接触界面间的粘附会导致热压基片的微结构损坏，对制作质量产生重大影响。由于热压金属模具与PMMA的膨胀系数不同(下称热不匹配)，会导致降温脱模时芯片内部产生残余应力，造成芯片翘曲变形。本章研究热残余应力，并重点研究热压的过程参数：温度、时间、压力等对于芯片的残余应力的影响，以及在基片整体变形较小的情况下基片内部的应力变化趋势，并用有限元仿真进行了理论研究和仿真分析。在热压成形实验方面的工作主要有：通过PMMA聚合物热压实验，研究了热压过程参数：温度、时间、压力对热压成形后基片翘曲变形的影响，通过正交实验的方法分析确定了优化的过程参数，利用优化的实验参数重新安排热压实验，通过热压装置的数据采集系统收集到基片在热压过程中的变形随时间的变化，基于粘弹性理论来分析应力曲线得到脱模过程中得到基片的应变随时间的变化。在理论和仿真方面的工作有：由上述实验中得到的数据通过拟合等数据处理找到基片应变随时间的变化情况，并且依据聚合物热粘弹性理论中的积分型粘弹性模型求出基片在冷却过程中应力σ随时间的变化规律σ(t)。利用板壳力学中薄板在小挠度下应力计算的原理研究了基片热压后的残余应力。在有限元分析思想的指导下，建立微沟道的有限元模型，利用ANSYS软件进行芯片热变形和应力变化的仿真。在计算脱模力方面，借鉴注塑加工中计算脱模力的模型：有底矩形塑件模型，结合热压脱模的具体情况，尝试用经典力学理论推导脱模力的计算公式，探讨减小脱模力的办法。
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