韩雪:基于弹性模具表面润湿性调控的陶瓷软刻蚀成形技术研究论文

韩雪:基于弹性模具表面润湿性调控的陶瓷软刻蚀成形技术研究论文

本文主要研究内容

作者韩雪(2019)在《基于弹性模具表面润湿性调控的陶瓷软刻蚀成形技术研究》一文中研究指出:本论文采用改进的热固化法和表面引发原子转移自由基聚合法,分别制备了空气等离子体与近红外光双重响应的聚二甲基硅氧烷(PDMS)@Fe3O4模具和湿度智能响应的PDMS@聚3-磺酸甲基丙烯酸钾盐(PSPMK)模具。两种模具分别以固相含量为75 wt%的Al2O3水基浆料作为原料,通过转移微模塑法成形Al2O3微结构生坯。利用红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测量仪、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、原子力显微镜(AFM)等手段表征了两种模具和Al2O3微结构的结构成分、表面润湿性和微观形貌。研究了两种模具在软刻蚀成形过程中的表面润湿性调控机理,研究内容及结果如下:1.PDMS@Fe3O4模具采用空气等离子体(注模前)和近红外光辐照(脱模前)方法处理,制备出微结构完整的Al2O3生坯,其微结构的横向特征尺寸为99.5±0.7μm,深宽比约为1.3,表面粗糙度约为14.7 nm。相比于未经任何处理和只经过空气等离子体处理的PDMS@Fe3O4模具,该模具成形的Al2O3生坯的微结构更完整。这与空气等离子体处理后模具表面生成的亲水性硅羟基官能团和Fe3O4纳米颗粒在近红外光下的光热效应加快了模具表面疏水性恢复有关,其有利于Al2O3水基浆料在微通道中的流动填充和脱模。2.PDMS@PSPMK模具利用软刻蚀成形过程中Al2O3浆料水含量变化的特点,成形出微结构完整、独立的Al2O3生坯,其微结构的横向特征尺寸为99.6±1.3μm,深宽比约为1.3,表面粗糙度约为19.2 nm。该生坯在1600℃烧结1 h后致密度明显提高,可达96%,硬度为1958 HV,但Al2O3微结构表面粗糙度稍有增大,约为21.4 nm。PDMS@PSPMK模具可成形出微结构完整的生坯与PSPMK聚合物刷的水化-去水化可逆过程有关。在注模阶段,PSPMK聚合物刷在Al2O3水基浆料(高湿度)下发生水化作用,在模具表面形成水化层,聚合物刷呈现伸展的构象,水基浆料快速填充整个微通道。在干燥过程中,随着浆料中水分的逐渐蒸发(低湿度),PSPMK聚合物刷逐渐发生去水化作用,呈现收缩的构象,有利于脱模。另外,PDMS@PSPMK模具使用寿命明显提高,重复使用次数可高达10次。

Abstract

ben lun wen cai yong gai jin de re gu hua fa he biao mian yin fa yuan zi zhuai yi zi you ji ju ge fa ,fen bie zhi bei le kong qi deng li zi ti yu jin gong wai guang shuang chong xiang ying de ju er jia ji gui yang wan (PDMS)@Fe3O4mo ju he shi du zhi neng xiang ying de PDMS@ju 3-huang suan jia ji bing xi suan jia yan (PSPMK)mo ju 。liang chong mo ju fen bie yi gu xiang han liang wei 75 wt%de Al2O3shui ji jiang liao zuo wei yuan liao ,tong guo zhuai yi wei mo su fa cheng xing Al2O3wei jie gou sheng pi 。li yong gong wai guang pu yi (FTIR)、Xshe xian guang dian zi neng pu yi (XPS)、jie chu jiao ce liang yi 、guang xue xian wei jing (OM)、sao miao dian zi xian wei jing (SEM)、na mi ya hen yi 、yuan zi li xian wei jing (AFM)deng shou duan biao zheng le liang chong mo ju he Al2O3wei jie gou de jie gou cheng fen 、biao mian run shi xing he wei guan xing mao 。yan jiu le liang chong mo ju zai ruan ke shi cheng xing guo cheng zhong de biao mian run shi xing diao kong ji li ,yan jiu nei rong ji jie guo ru xia :1.PDMS@Fe3O4mo ju cai yong kong qi deng li zi ti (zhu mo qian )he jin gong wai guang fu zhao (tuo mo qian )fang fa chu li ,zhi bei chu wei jie gou wan zheng de Al2O3sheng pi ,ji wei jie gou de heng xiang te zheng che cun wei 99.5±0.7μm,shen kuan bi yao wei 1.3,biao mian cu cao du yao wei 14.7 nm。xiang bi yu wei jing ren he chu li he zhi jing guo kong qi deng li zi ti chu li de PDMS@Fe3O4mo ju ,gai mo ju cheng xing de Al2O3sheng pi de wei jie gou geng wan zheng 。zhe yu kong qi deng li zi ti chu li hou mo ju biao mian sheng cheng de qin shui xing gui qiang ji guan neng tuan he Fe3O4na mi ke li zai jin gong wai guang xia de guang re xiao ying jia kuai le mo ju biao mian shu shui xing hui fu you guan ,ji you li yu Al2O3shui ji jiang liao zai wei tong dao zhong de liu dong tian chong he tuo mo 。2.PDMS@PSPMKmo ju li yong ruan ke shi cheng xing guo cheng zhong Al2O3jiang liao shui han liang bian hua de te dian ,cheng xing chu wei jie gou wan zheng 、du li de Al2O3sheng pi ,ji wei jie gou de heng xiang te zheng che cun wei 99.6±1.3μm,shen kuan bi yao wei 1.3,biao mian cu cao du yao wei 19.2 nm。gai sheng pi zai 1600℃shao jie 1 hhou zhi mi du ming xian di gao ,ke da 96%,ying du wei 1958 HV,dan Al2O3wei jie gou biao mian cu cao du shao you zeng da ,yao wei 21.4 nm。PDMS@PSPMKmo ju ke cheng xing chu wei jie gou wan zheng de sheng pi yu PSPMKju ge wu shua de shui hua -qu shui hua ke ni guo cheng you guan 。zai zhu mo jie duan ,PSPMKju ge wu shua zai Al2O3shui ji jiang liao (gao shi du )xia fa sheng shui hua zuo yong ,zai mo ju biao mian xing cheng shui hua ceng ,ju ge wu shua cheng xian shen zhan de gou xiang ,shui ji jiang liao kuai su tian chong zheng ge wei tong dao 。zai gan zao guo cheng zhong ,sui zhao jiang liao zhong shui fen de zhu jian zheng fa (di shi du ),PSPMKju ge wu shua zhu jian fa sheng qu shui hua zuo yong ,cheng xian shou su de gou xiang ,you li yu tuo mo 。ling wai ,PDMS@PSPMKmo ju shi yong shou ming ming xian di gao ,chong fu shi yong ci shu ke gao da 10ci 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自兰州理工大学的韩雪,发表于刊物兰州理工大学2019-07-18论文,是一篇关于软刻蚀论文,陶瓷论文,微图案论文,表面润湿性调控论文,兰州理工大学2019-07-18论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自兰州理工大学2019-07-18论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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