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黏弹热触发聚合物超声波压印成形

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黏弹热触发聚合物超声波压印成形

     黏弹热触发聚合物超声波压印成形是利用超声波作用下的聚合物黏弹性产热迅速的特点提出的一种工艺方法,为微结构的基于超声波产热的复制提供了另一种技术途径。同时,在加载超声载荷之前本工艺给聚合物一模具界面提供一个高于聚合物Tg温度, 保证聚合物在整个工艺过程中始终处于高弹态或黏弹态的力学状态,避免超声振动对模具造成损坏。黏弹热触发超声波压印的机理不同于超声波热辅助压印,聚合物本体处于常温状态,15K超声波焊接机热板上安装硅模具。由于硅较聚合物材料对热的传导效率高很多,因此硅模具可以在较短时间内达到聚合物的Tg。超声波压印成形时仅有聚合物一模具接触界面的温度达到了Tg,聚合物本体的温升很小,因此聚合物基片本体变形较小。

  黏弹热触发聚合物超声波压印成形的模具、基片与超声波工具头的布置关系与前述的超声波单面压印成形类似。

     首先,模具装夹并固定到热板上,热板的设定温度为聚合物Tg到Tg+15℃之间;待模具温度稳定后,把聚合物基片放置于模具之上;超声波工具头下降以加载超声。超声参数包括超声振幅、超声时间和压印压力,聚合物材料在超声波作用下发生黏弹性产热,产热过程迅速,且在压力和振动的作用下模具上的微结构很快复制到聚合物表面;到达设定的超声时间后,保持一定的压力,对仍处于软化状态的聚合物进一步保压成形并冷却;最后卸载保压压力,脱模即可。