微纳热压印真空装置研制.pdf

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1、第l0期机械设计与制造2014年lO月MachineryDesign&Manufacture53微纳热压印真空装置研制段亚杰，李经民，刘冲，王蕾(大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024)摘要：在非真空环境中进行微纳压印，在模板和聚合物基底之间会形成气泡，降低微纳结构的转印质量，针对该问题，研制了一种微纳热压印真空装置。该装置包括：用于调整压头板位姿的球状自适应调整结构。以半导体热电致冷器为加热和致冷器件的温度控制装置，真空罩，密封系统。计算了热压印过程需要的加热和制冷功率，进行了升降温和保

2、温性能实验、真空性能实验和应用实验，实验结果验证此装置整体性能良好，适用于微纳热压印。关键词：热压印i密封；热电致冷器；温度；真空中图分类号：TH16；TH703文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)10—0053—04DevelopmentonMicro／NanoHotEmbossingVacuumMachineDUANYa-jie，LIJing—min，LIUChong，WANGLei(SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversity

3、ofTechnology，LiaoningDalian116024，China)Abstract：Inthenonvacuumenvironment，bubbleswillbeformedbetweenthemoldandthepolymersubstrate，theywillaffectthequalityofmicro／nanostructuresfabricatedbyimprinting，amicrdnanohotembossingmachineisdesignedtosolvethepr

4、oblem．ThedeviceincludesadjustautomaticmechanismwhichCanadjustthepositionofpressureheadadaptively，temperaturecontrols~tembasedonthermoelectriccooler，vacuumenclosureandsealingsystem．Thepowerofheating／coolinginhotembossingprocessiscalculated，theexperimen

5、toftemperaturerisingcf'allingspeedandtemperaturekeying，theexperimentofvacuumandtheexperimentofapplicationarecarriedout．Theresultsindicatethatthedevicehashighoverallpe咖聊田ce，anditissuitableformicro／nanohotembossing．KeyWords：HotEmbossing；Seal；Thermoelect

6、ricCooler；Temperature；Vacuum1引言降低温度，进行脱模，从而在聚合物基底上得到与模板图形凹凸互补的微纳结构。此过程若在非真空环境中进行，将会在模板与微纳压印技术是当今微纳制造领域最为热门的技术之一，基底之间形成气泡，降低聚合物对图形的填充能力，对转印得到具有成本低、效率高、操作简单等特点n_司。采用微纳压印技术制造的结构的质量产生较大影响【)]。在真空环境热压，将会在很大程度的器件，可用于生物医药、生命科学、化学检测、计算机科学、能上提高图形转移的质量。基于大连理工大学微

7、系统研究中心开发源、光学等领域。文献呀0用纳米压印技术将蝉翼抗反射纳米结构的聚合物热压印成形设备Igl，设计了自适应调整位姿真空装置，对复制到标准石英的端面，制作了高性能的表面增强拉曼散射光纤热压印真空装置的结构进行了详细的讨论，并通过实验验证了此传感器。文献利用紫外固化纳米压印技术在复合材料上制作了装置能够实现较高的真空度、快速的升降温和较高的保温精度。(100xl00)nm的纳米电阻开关。文献唰用微纳压印技术制作了带有微纳结构的PMMA薄膜，将PMMA薄膜转移到太阳能电池2热压印真空装置的设计

8、的表面作为防反射层，大幅降低了电池表面太阳光的反射率。文热压印真空装置主要由机械结构、密封系统、温度控制系统献阿利用微纳热压印技术制作了聚合物微流控芯片，用于血液细等组成。本装置与真空泵、电源、循环水箱等外部设备连接使用，胞的筛选。微纳压印技术主要包括热压印、紫外固化压印、微接触可以实现温度调节和控制、自适应位姿调整、提供压力和真空环压印、步进闪烁压印和滚轴型压印。本研究主要针对微纳压印技境等功能。此装置的总体结构，如图1所示。术中的热压印。热压印的基本工艺是：将带有微纳图形的模板