不等溫熱壓過程聚合物流動特性分析

 

       微納米技術能否獲得大規模的應用取決于可否大批量低成本的制造出微納米結構。由于熱壓成型方法復制微納米結構具有成本低、效率高、可以并行操作等顯著優點，己成為微納米結構加工的一項主要技術。熱壓過程作為一個非封閉模具的壓縮過程，為了避免材料在上下模間流動失控，要求材料要在一個相對較低的溫度下進行穩態流動。熱壓成型的質量建立在熱壓過程一些關鍵參數（如壓力，溫度，時間）的合理選擇基礎之上，而聚合物壓印時的流動形態將直接影響其轉印后的輪廓忠實度，只有對聚合物流動特性進行深入理解的研究，才能根據聚合物的流動行為確定出比較合理的參數。
 

       聚合物作為熱塑性材料，溫度對其的力學行為影響很大。故壓印溫度會直接影響最終的壓印結果。壓印過程中如果溫度太低，則聚合物的流動性不夠，且可逆流動所占的比例較大，撤模后基底圖形的變形較大。而溫度太高，則有可能破壞聚合物分子鏈本身的結構，使圖形化區域產生較多缺陷，同時，溫度太高會導致聚合物的流動性過強，使得深寬比較大的結構邊緣處很難填充，不利于壓印的忠實度提高。而不等溫熱壓過程是將模具維持高溫，而初始時聚合物處在較低溫度（玻璃化溫度以下）進行熱壓。一方面由于只需要加熱模具，可以大幅度減少加熱的時間。同時由于聚合物是局部處在高溫，壓印的部位流動性非常好，不但可以保證填充效果，還可以有效降低壓印壓力。本文對非等溫熱壓過程進行了數值模擬，研究了不等溫熱壓過程聚合物的流動形態和聚合物厚度及模具參數之間的關系。

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