能量控制模式下聚合物超声波微压印成形-哈尔滨工业大学学报.PDF

第４７卷　 第３期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４７ Ｎｏ３ 　 　 ２０ １５年３月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｍａｒ． ２０１５ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１５．０３．０１８ 能量控制模式下聚合物超声波微压印成形 １ ２ １ ２ １ 罗　 怡 ，马玉辉 ，闫　 旭 ，祁　 娜 ，王晓东 （１． 辽宁省微纳米技术及系统重点实验室（大连理工大学），１１６０２４ 辽宁 大连； ２． 精密与特种加工教育部重点实验室（大连理工大学），１１６０２４ 辽宁 大连） 摘　 要：针对聚合物微结构超声波压印成形中工艺窗口窄、可控性较差的问题，提出采用能量控制模式控制超声波能 量，以聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）基片为被成形材料，通过设计对比实验，研究能量控制模式与时间控制模式对基片成 形的影响．实验结果表明，在能量控制模式下，当热辅助温度６５ ℃，超声压力４００Ｎ，超声振幅１１４ μｍ，超声能量为７００～ １０００ Ｊ 时，均能获得９２％以上的深度复制率．通过测量热影响区聚合物在超声波作用下的温升曲线知，在相似工艺参数 下，能量控制模式下聚合物的温度峰值低，处于成形区的时间长，因此该控制模式下工艺窗口宽、可控性好． 关键词：聚合物微结构成形；超声波压印；能量控制模式；时间控制模式 － － － 中图分类号：ＴＨ７０６；ＴＢ５５９ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１５）０３ ０１０３ ０４ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ ｕｓｉｎｇ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ １ ２ １ ２ １ ＬＵＯ Ｙｉ ，ＭＡ Ｙｕｈｕｉ ，ＹＡＮ Ｘｕ ，ＱＩ Ｎａ ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｄｏｎｇ （１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏ／ Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）， １１６０２４ Ｄａｌｉａｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｎｏｎ⁃ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），１１６０２４ Ｄａｌｉａｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ ｉｓａ ｎｅｗ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ａｎｄ ｉｔ ｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｗｉｎｄｏｗ ｉｓ ｖｅｒｙ ｎａｒｒｏｗ． Ａｉｍｉｎｇ