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附錄1：外文翻譯
微通道注塑成型模具設(shè)計
大規(guī)模生產(chǎn)微流體裝置對于其中的生物醫(yī)學應(yīng)用是重要的一次性設(shè)備被廣泛使用。注射成型是一種眾所周知的生產(chǎn)方法的設(shè)備以大規(guī)模低成本。在這項研究中，注塑過程
適用于制造具有單個微通道的微流體裝置。至提高產(chǎn)品質(zhì)量，采用高精度機械加工制造
的微流體裝置的模具。常規(guī)注塑機是在這個過程中實現(xiàn)的。在不同的模具溫度下進行注模。通過測量部件變形來表征注射件的翹曲。
評估了模具溫度對最終裝置質(zhì)量的影響在零件變形和粘接質(zhì)量方面。從實驗結(jié)果來看，
翹曲和模制件的粘合質(zhì)量之間的一致性被觀察。發(fā)現(xiàn)隨著片的翹曲減小，粘接質(zhì)量下降
增加。接合斷裂壓力的最大值和最小值在相同的模具溫度下發(fā)現(xiàn)翹曲點。這個模具溫度
被命名為設(shè)計的微流體裝置的最佳溫度。它是觀察到在45℃的模具溫度下產(chǎn)生的微流體裝置能夠承受高達74巴的壓力
1介紹
微流體裝置的微尺度和納米級制造是一種學術(shù)研究和行業(yè)的熱門話題。重復，高效，大規(guī)模生產(chǎn)的微流體裝置是對于一次性設(shè)備的生物醫(yī)學應(yīng)用而言至關(guān)重要廣泛使用。當微流體裝置的制造是關(guān)心，基本上有兩種常見的方法：直接基板制造和基于模具的技術(shù)。直接底物制造包括蝕刻，激光燒蝕和機械加工。另一方面，基于模具的技術(shù)包括軟光刻，熱壓花和注射成型。雖然模具的制造可能是復雜的;一旦模具該模具可以很好地被使用好幾次。之后完成模具，其余的制造程序是簡單且高度可重現(xiàn)（即，低成本復制）使基于模具的技術(shù)非常適合批量生產(chǎn)。在基于模具的技術(shù)中，注塑成型是一個很好的成型
宏觀尺度的制造工藝（尺寸大于毫米），其中熔化的材料被注入進入模具以獲得所需的形狀。使用的材料一般通過陶瓷和金屬的塑料也可以用塑料模塑粘合劑。在此過程中，材料被供應(yīng)到加熱桶，混合，并強制進入其中冷卻的模具腔并根據(jù)腔體的形狀固化[1]。一旦已經(jīng)制造了一個模具，可以有幾千個零件模仿了很少或沒有額外的努力。產(chǎn)品好
尺寸公差和過程幾乎不需要完成對最終產(chǎn)品的操作?？紤]到這些方面，注射成型是制造零件的流行制造工藝在大規(guī)模上廣泛應(yīng)用于航空航天，汽車，醫(yī)療，玩具和光學[2]。但是，這個過程是通常不是短期生產(chǎn)的優(yōu)選制造方法由于工具/運營成本，運行或原型設(shè)計注射成型工藝具有復雜的性質(zhì)瞬態(tài)和涉及幾個傳熱機制，一個階段模具中的變化和時變
邊界條件。而這些挑戰(zhàn)是實質(zhì)性的，過程變得更加復雜通過材料性質(zhì)和產(chǎn)品的幾何形狀。
注射成型也可以轉(zhuǎn)移千分尺或甚至產(chǎn)品的模具亞微米特征[4]。注塑成型已被用于制造各種微尺度器件及其組件[4-10]以及納流體通道[11]。為了獲得良好的產(chǎn)品質(zhì)量，需要制造模具以便以期望的精度產(chǎn)生期望的特征。模具材料可以是基于聚合物或基于金屬的取決于在復制過程中。然而，金屬材料是更適合于注塑和熱壓花它們對高壓和高溫的強度
批量生產(chǎn)的變化[5]?？紤]到制造金屬模具，軟光刻，電鍍后[5]或機械加工技術(shù)，如放電可以使用加工和/或微型加工[9]。尤其是，機械加工技術(shù)允許制造模具用于微流體的具有期望精度的多種材料渠道。而且，它們不需要任何潔凈室設(shè)施。Micromilling已被用于制造用于熱壓花的鋁模具[12-14]和聚二甲基硅氧烷（PDMS）成型[15,16]，制造非標準模具插件尺寸或形狀在20-500 lm范圍內(nèi)不同長寬比在3到20之間[12]。通常，微流體中不涉及高壓流程。然而，有一些某些應(yīng)用程序如高高效液相色譜（HPLC）要求高設(shè)備內(nèi)的背壓。焊接質(zhì)量微流體裝置是防止故障的重要參數(shù)（破裂和/或泄漏）由于高的微流體裝置背壓。最大允許背壓（爆裂壓力）為基礎(chǔ)的PDMS（這是常用材料
微流體制造的基于軟光刻的微流體裝置）設(shè)備介于5到10巴之間。但是，使用的
不同的熱塑性材料（如PMMA和環(huán)烯烴共聚物）與熱粘合可能導致更高的允許壓力高達15MPa [6]。爆裂壓力是一個可以通過優(yōu)化來增強重要參數(shù)的成型和粘合條件。一個重要的參數(shù)影響接合質(zhì)量的是表面的翹曲注射部位。然而，翹曲的表征由于復雜性相關(guān)，注入部件是一個有問題的任務(wù)具有注塑成型工藝的性質(zhì)并沒有被標準化了幾種不同的翹曲表征方法以前已經(jīng)提出過注射成型宏觀尺度[17]。然而，有關(guān)的研究很少具有微特征的部件翹曲的表征[18]。在本研究中，注射成型工藝適應(yīng)于用單個微通道制造微流體裝置。 一個常規(guī)注塑機用于注射成型工藝; 然而，為了獲得所需的產(chǎn)品質(zhì)量，該模具通過高精度制造機械加工。 對于注射產(chǎn)品，翹曲使用光學測量通孔進行表征顯微鏡 在不同的模具下進行注模溫度，以及模具溫度對質(zhì)量的影響根據(jù)零件變形量對最終裝置進行了評估這與產(chǎn)品的翹曲有關(guān)粘接質(zhì)量。 據(jù)我們所知，這項研究是其中之一在產(chǎn)品翹曲表征方面是少數(shù)的具有微特征和唯一涉及翹曲的研究的產(chǎn)品具有微觀特征和粘接質(zhì)量。
2模具和材料選擇的設(shè)計
有一些關(guān)鍵的設(shè)計規(guī)則要遵循設(shè)計注塑模具。消除尖角在這部分是至關(guān)重要的，因為它們導致了壓力峰值可能導致裂紋的產(chǎn)品。在注塑中，大多數(shù)問題不是由模具腔的填充引起的脫模過程。如果模具設(shè)計不正確或如果使用不當?shù)某尚蛥?shù)，具有微觀特征的結(jié)構(gòu)
可能會破裂，被撕裂，變形或被毀壞在脫模過程中[19]。脫模過程可以也會導致模具插入物的磨損，并可能損壞微細部分即使在單個循環(huán)之后也可以進行模具插入。介紹a
a的垂直（側(cè)）壁的拔模斜度僅為2度-5度部分顯著減少了脫模力，并允許相對容易地
排出微結(jié)構(gòu)。這個問題至關(guān)重要并且比側(cè)壁的粗糙度更重要具有微特征的產(chǎn)品[19]。另一個重要的問題脫模是在此期間發(fā)生的材料的收縮灌裝和脫模階段之間部分的冷卻[20]。結(jié)果，脫模力成為取向的功能的微結(jié)構(gòu)相對于收縮方向和關(guān)鍵微特征相對于中心的位置
收縮[19]。精細的微結(jié)構(gòu)，像針腳高長寬比可以防止由此產(chǎn)生的剪切力通過包含相鄰輔助結(jié)構(gòu)的收縮它們足夠穩(wěn)定以抵抗這些剪切力[19]。模具是通過考慮上述方法設(shè)計的問題。計算機輔助設(shè)計（CAD）的渲染圖像圖中可以看到模具的拉伸。模具有兩種不同之處微通道特征（微通道結(jié)構(gòu)之一在左上角由橢圓突出顯示）。微通道長度分別為10mm和20mm，寬度為a深度200 lm。這種微流體裝置適用于HPLC應(yīng)用。模具由頂板和底板組成。該入口和出口儲存器開口（直徑2mm）包括在底板（圖1中用黑色突出顯示），以及微通道包括在頂板。為了方便脫模，在側(cè)壁引入5度拔模角微通道和模腔。為了避免turnabout（反向?qū)е骂~外流動阻力的熔化材料的流動）的熔融材料，v形的跑步者被包括在設(shè)計中。還包括作為冷lug井的附加空腔（在圖1中部的橢圓中突出顯示）中
確保使用模具進行多種設(shè)備生產(chǎn)，無需任何污染問題。確?？諝馊菀醉樌奶畛溥€引入了通風口（圖1中的藍線所示）設(shè)計。為了脫模，用于推銷的外殼被包括在內(nèi)模具（可以看作圖1中的灰色圓圈）。的深度選擇模腔為3mm，這是厚度產(chǎn)品（設(shè)計的細節(jié)以在別處找到[21]）。選擇合適的聚合物進行注射成型微流體組件是設(shè)計過程中的一項微妙任務(wù)用于微流體應(yīng)用，因為考慮如聚合物對可實現(xiàn)的產(chǎn)品公差的影響并令人滿意必須考慮材料性質(zhì)要求[4]。 對于微流體應(yīng)用，設(shè)備很重要材料是化學惰性的（以避免與此相互作用緩沖溶液中的化學物質(zhì)），生物相容（避免任何物質(zhì)）與生物顆粒的相互作用），透明（用于視覺訪問在生物過程/實驗期間）和便宜（允許一次性裝置）。 考慮到所有這些方面，贏創(chuàng)有機玻璃6N（PMMA-Acrylics，Evonik Industries AG，Essen，Germany）
被選為本研究。
3制作
在模具的制造過程中，在模具上加工所需的產(chǎn)品圖案或幾何形狀材料。模具的精度顯著地決定了品質(zhì)最終產(chǎn)品如模具上的任何表面缺陷復制在聚合物產(chǎn)品中。而且，模具很大程度上取決于模具的表面質(zhì)量。該模具表面更平滑，摩擦力越低脫模時[22]。為了可靠的高質(zhì)量復制，模具的粗糙度建議小于100nm根均方[23]。表面形態(tài)，粘附性能成型材料，使用壽命，特征尺寸和成本至關(guān)重要模具制造要考慮的因素[22]。高精度機械加工（微加工）方法用于制造模具。模具是由空白（未加工）模具系統(tǒng)采用高精度計算機數(shù)控系統(tǒng)（Deckhel Maho DMU 50）at畢爾肯特大學微系統(tǒng)設(shè)計和制造中央。選擇模具材料作為不銹鋼模具鋼CK-50 AISI 1.1050。在加工過程中，四齒涂層優(yōu)選硬質(zhì)合金工具。對于模具的加工，所需的G代碼在SOLIDCAM軟件中生成。自從模具幾何形狀包括具有拔模角的側(cè)壁，球形沖擊器和閘門，利用三維（3D）CAM。該模具加工耗時近4小
時。加工模具可以在圖中可以看出。 2（模具制造的細節(jié)可以是在別的地方[21]）。該模具產(chǎn)生兩個具有不同的微流體裝置在一個周期的微通道長度。 頂部的空腔每個微流體裝置的底板位于左側(cè)模板。 將注入的聚合物分配到四個空腔通過跑步者，通過單個進入每個腔門。 模具加工后，為了增加表面質(zhì)量，使用a進行表面光潔度操作研磨機和研磨膏。 檢查的準確性加工，微通道結(jié)構(gòu)的尺寸使用光學測量顯微鏡測量模具內(nèi)部
（Hawk 200，Vision Engineering，Surrey，UK）。 準確度的尺寸被發(fā)現(xiàn)在65米以內(nèi)。
3.1注射成型零件。制造后的模具，微通道的注塑成型執(zhí)行。注射在Modern Teknik Plastik進行圣。抽動。公司（OST_IM，土耳其安卡拉）。注塑成型機最大注射壓力為90 MPa被使用。該機有兩個加熱器：一個用于熔化注射材料，另一個用于調(diào)整模具溫度。注塑成型采用六種不同的模具溫度進行：35℃，45℃，55℃，65℃，75℃，85℃。熔化有機玻璃的溫度（245℃）和注射壓力（90℃）MPa）在注射實驗期間保持恒定。只有模具溫度在注射期間變化。為了監(jiān)控模具溫度精確，外部熱電偶是安裝。要安裝熱電偶（見圖3），有一個孔被盡可能靠近模具腔進行鉆孔。然后，熱電偶插入孔中。在注射實驗期間，只監(jiān)測模具溫度。
附錄2：外文原文
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