陶瓷微器件的软刻蚀成形

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1、陶瓷微器件的软刻蚀成形2．3．1PDMS模的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．272．3．2A1203水基浆料稳定性的优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．282．3．3生坯的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．322．3．4A1203微流道生坯的热重分析及烧结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．332．3．5微模塑与离心辅助微模塑的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34结{仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．40参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46附录A(攻读学位期间发表的学术论文)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯47H硕士学位论文摘要陶瓷微器件具有高硬度、低密度、耐高温、耐腐蚀和良好的生物兼容性等优异性能，被越来越多的应用于制备微传感器、微反应器、微阵列和微流体器件等。但是，如何达到大批量、高可靠性的制备是其广泛应用的障碍。软刻蚀技术结合粉末冶金工艺是一种制备陶瓷微器件的净成形技术，具有低成本、高效率、高可靠性等显著优点，具有广阔的应用前景。目前，制备陶瓷微器

3、件的软刻蚀技术中，制备充模性和稳定性良好的陶瓷浆料和生坯的干燥是最关键的两个步骤。本论文将陶瓷湿法成形和软刻蚀技术结合起来，提出了一种改进的微模塑方法，并且，在此基础上发展了离心辅助微模塑。采用这两种方法均成功制备了微结构完整、烧结性能较好的趟203微流道。具体包括以下几个部分：1．聚二甲基硅氧烷(PDMS)模的制备采用刻蚀有微流道结构(微流道的尺寸为4mill长×160lam宽X135lam深)的硅模板作为原始模板，用PDMS模复制转移硅模板的微流道结构，作为制备舢203微流道的母模。2．高固相含量低粘度A1203水基浆料的制备以平均粒径为150

4、nnl的亚微米越203粉末作为原料，采用聚丙烯酸铵(Nit4．PAA)作为分散剂，制备固相体积分数高达50．2v01％的A1203水基浆料。通过测定NH4．PAA含量与pH对<电位和粘度的影响确定浆料稳定性最佳的参数：NH4．PAA的含量为18mg／g(与A1203粉末的质量比)；pn=11．0。3．基底对～203微流道生坯干燥的影响采用m203基片、高密度聚乙烯(HDPE)基片及聚乙烯(PE)薄膜三种不同的材料作为基底进行生坯的干燥试验，电子显微镜照片显示不同材料的基底对陶瓷生坯表面裂纹的形成有显著影响，用PE薄膜作为基底干燥后可制得无缺陷的m2

5、03微流道生坯。陶瓷生坯干燥过程中，使用高分子薄膜作为基底可有效减小基底对生坯的约束力，有望用于陶瓷微器件和陶瓷薄膜等的制备。4．改进的微模塑方法与离心辅助微模塑方法硕士学位论文AbstractCeramicshaveoutstandingproperties，suchashighhardness，hi曲temperatureresistant，chemicalinertnessandbiocompatibility,andareincreasinglyappliedinmanymicrosystemssuchasmicroreactor,micr

6、otransducerandmicrofluidicdevices．However,thefabricationofhigh-precisionceramicmicrocomponentshaslongbeenabarrierandlimitedtheirapplications．Softlithographytechniqueisanewnet-shapeapproachtofabricateceramicmicrocomponents．TheprocessUSeSelastomerpolydimethysiloxane(PDMS)moldsto

7、replacetraditionalsolidmoldsandleavesthegreenmicrostructuresintactafterdemolding．Comparedtotheconventionalsilicon-basedtechniques，thistechniqueCaneffectivelyfabricatehigh-precisionmicrostructureswithoutcostlyequipmentsandrigorousenvironment．Ithasawonderfulappliedforeground．Now

8、adays，thethreemainmethodstofabricateceramicmicrocomponentsusi