第1章 绪论 1
1.1微纳制造概论 1
1.2聚合物微纳制造发展简史 3
1.3聚合物微纳制造方法概述 6
参考文献 7
第2章 聚合物材料结构特征与性能 8
2.1聚合物材料的特点与分类 8
2.2微纳领域常用的聚合物材料 11
2.2.1聚甲基丙烯酸甲酯 11
2.2.2聚酰亚胺 11
2.2.3聚对二甲苯 12
2.2.4聚二甲基硅氧烷 13
2.2.5光敏聚合物 14
2.3聚合物材料的玻璃化转变 15
2.3.1描述热塑性聚合物玻璃转化的理论 15
2.3.2聚合物分子链刚性对玻璃转化温度的影响 18
2.3.3聚合物分子量对玻璃转化温度的影响 19
2.3.4聚合物分子结构对玻璃转化温度的影响 19
2.3.5交联度对玻璃转化温度的影响 20
2.4热塑性聚合物材料的高弹态力学性能 20
2.4.1高弹性 21
2.4.2热弹逆变现象 22
2.5聚合物熔体的流变特性 23
2.5.1聚合物熔体流动传输方程 23
2.5.2聚合物熔体本构关系 25
参考文献 33
第3章 微注塑成型 35
3.1微注塑成型的应用背景 35
3.2微注塑成型的特征 36
3.3微注塑成型计算机辅助设计方法 37
3.4微注塑成型模具制造方法 39
3.4.1微注塑成型模具组成 39
3.4.2微模具型芯材料选择和加工方法 40
3.5微注塑机 43
3.6微注塑成型模具设计与注塑工艺优化 46
3.6.1微注塑成型模具设计 46
3.6.2微注塑成型工艺参数优化 49
参考文献 54
第4章 微热压成型 57
4.1聚合物微热压形变填充机理 57
4.2微热压中聚合物形变填充理论模型 59
4.2.1玻璃态应力模型 59
4.2.2高弹态应力模型 62
4.2.3应变模型 64
4.3热塑性聚合物热压形变填充的数值模拟 64
4.4玻璃态／高弹态聚合物热压形变填充实验 69
4.5微热压成型设备 72
4.6微热压模具制作技术 74
4.7微热压成型工艺正交试验 81
参考文献 85
第5章 软刻蚀方法 87
5.1 PDMS弹性印章及其他PDMS微器件的制造方法 87
5.1.1 PDMS固化机理 87
5.1.2 PDMS模塑成型工艺步骤 88
5.1.3 PDMS表面改性 90
5.1.4 PDMS微纳器件封合方法 93
5.1.5典型PDMS微纳器件与单元 94
5.2微接触印刷法 96
5.3转移微模塑法 99
5.4毛细微模塑法 100
5.5溶剂辅助聚合物微模塑 102
参考文献 102
第6章 高能束微纳刻蚀 105
6.1激光刻蚀 105
6.1.1激光刻蚀的概念与特征 105
6.1.2 CO2激光刻蚀 106
6.1.3准分子激光刻蚀 110
6.1.4飞秒激光刻蚀 114
6.2电子束和聚焦离子束刻蚀 116
6.2.1电子束刻蚀 116
6.2.2聚焦离子束刻蚀 117
6.3等离子体刻蚀 119
参考文献 122
第7章 聚合物微纳器件封合与集成 125
7.1热键合封合 125
7.1.1直接热键合 125
7.1.2辅助热键合 127
7.1.3多层微流控芯片热键合 132
7.2激光焊接 136
7.3直接黏接法 138
7.4超声波焊接 139
7.5聚合物表面的金属图形化 142
7.5.1易腐蚀金属的湿法腐蚀工艺 142
7.5.2惰性金属的剥离工艺 145
7.5.3化学镀工艺 147
参考文献 150
第8章 聚合物微流控芯片及应用 153
8.1聚合物微流控芯片概述 153
8.2微流控芯片中流体流动与物质输运 154
8.2.1微流控芯片中流体流动现象 154
8.2.2微流控芯片中样品输运现象 156
8.2.3微流控芯片中液体流动和样品输运特点 158
8.2.4描述微流控芯片中液体和样品输运的无量纲数 158
8.3微流控芯片单元技术 159
8.3.1过滤 159
8.3.2富集浓缩 160
8.3.3微混合 161
8.3.4分离单元 163
8.3.5检测方法 164
8.4微流控芯片应用现状 171
8.4.1临床疾病诊断方面 171
8.4.2食品安全方面 174
8.4.3环境监测领域 176
8.5展望 177
参考文献 178
第9章 聚合物在微小型燃料电池中的应用 183
9.1微型质子交换膜燃料电池概述 183
9.1.1发展历程 183
9.1.2结构和工作原理 184
9.1.3应用前景 186
9.2聚合物流场板的应用 186
9.2.1燃料电池流场板功能 186
9.2.2聚合物流场板制作方法 188
9.2.3聚合物流场板导电增强方法 189
9.2.4基于聚合物流场板的微型燃料电池 190
9.3质子交换膜 192
9.3.1全氟质子交换膜 192
9.3.2全氟质子交换膜的改性 194
9.3.3质子交换膜厚度对微型燃料电池性能的影响 195
9.4聚合物微封装技术 196
9.4.1微封装工艺流程 196
9.4.2封装应力对微型燃料电池性能的影响 197
9.4.3封装聚合物特性 199
9.5应用实例 200
9.5.1环氧树脂封装孪生MEMS微型燃料电池 200
9.5.2次瓦级孪生电池堆 201
9.5.3气液自驱替燃料电池堆 203
参考文献 205