模内键合聚合物微流控芯片键合强度分析-中南大学学报.PDF

第 46 卷第 12 期 中南大学学报( 自然科学版) Vol.46 No.12 2015 年 12 月 Journal of Central South University (Science and Technology) Dec. 2015 DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2015.12.011 模内键合聚合物微流控芯片键合强度分析 楚纯朋，蒋炳炎，周明勇，朱来余 ( 中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长沙，410083) 摘要：利用分子动力学分析方法对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片模内键合过程进行模拟，研究聚合物界 面分子的运动规律以及键合过程中界面结合能的变化规律，分析芯片键合强度的形成机制；利用拉伸测试法测试 不同工艺环境下芯片的键合强度，分析工艺参数对键合强度的影响。研究结果表明：聚合物芯片键合强度的形成 是界面分子扩散和吸附共同作用的结果。适当增加键合压力，可以显著提升键合强度，并缩短键合时间；键合温 度和键合时间的提升，能够增加键合界面间分子的相互扩散，提高界面分子间的作用力，从而提高键合强度。键 合温度达到聚合物材料的玻璃转化温度，键合压力能够增加键合界面的接触面积，并持续一定的键合时间，芯片 可获得较高的键合强度。 关键词：模内键合；PMMA ；微流控芯片；键合强度 中图分类号：TQ320.63 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2015)12−4460−09 Analysis on bonding strength of polymer microfluidic chip by in-mold bonding CHU Chunpeng, JIANG Bingyan, ZHOU Mingyong, ZHU Laiyu (State Key Laboratory of High-Performance Complex Manufacturing, Central South University, Changsha 410083, China) Abstract: With molecular dynamics analytical method, the in-mold bonding process of polymethyl methacrylate (PMMA) microfluidic chip was simulated. The molecules movement and the binding energy in the polymer interface were researched to analyze formation mechanisms of bonding strength of chips. The experiments of tensile tests were carried out to study the impact of process parameters on the bonding strength. The results show that the formation of bonding strength is the result of molecular diffusion and adsorption in the polymer interface. An appropriate increase in the bonding pressure can significantly improve the bonding strength