光固化微压印脱模过程对制品精度影响的研究

光固化微压印制品的脱模过程直接关系到制品的质量。利用ABAQUS软件对圆柱微结构阵列的光固化微压印脱模过程进行数值模拟，分析了光固化微压印出现撕裂和断晶缺陷的原因，并利用自制紫外光固化微压印成型实验平台研究了脱模过程对微结构阵列薄膜精度的影响。在光固化微压印脱模过程中，应力集中主要发生在圆柱微结构的表面及根部，当黏附力与摩擦力之和大于制品的内聚力时会带来制品缺陷。     

热压印脱模工艺中摩擦系数影响的研究

压印胶层纳米结构在热压印脱模工艺中的变形关系到纳米器件质量的高低。为了提高纳米器件的质量,研究脱模过程中模板和压印胶之间的接触特性至关重要。采用模型优化、数值模拟和理论分析相结合的方法研究摩擦系数对胶层纳米结构受力和变形的影响,得到摩擦系数增大时von-Mises应力云图和胶层纳米结构顶端变形曲线。分析应力云图可得胶层纳米结构的最大应力和变形在脱模初期随摩擦系数增大而增大,在脱模后期随摩擦系数增大而减小,并从压印胶受力角度对胶层纳米结构顶端变形进行解释。对比顶端变形曲线可得Ni-PTFE模板最佳摩擦系数为0.20,Ni-PTFE模板最优化PTFE含量为15g/L。通过最佳接触特性对模板进行优化可以减少胶层纳米结构变形,提高纳米器件质量。     

金属层厚度对金属/聚合物双层膜结构脱模过程的影响

在使用直接压印法制备金属/聚合物双层膜结构纳米图案时,脱模过程分析对双层膜结构的无缺陷成型具有至关重要的作用。采用有限元模拟的方法,通过改变金属层的厚度探讨在脱模过程中对金属层应力和变形的影响。根据数值模拟结果绘制出金属层在脱模过程中最大应力和变形量随金属层厚度的变化曲线。通过对变化曲线的分析,发现金属层上中部的最大应力值以及弯曲变形量随着金属层厚度的增加而减小,并且金属层厚度为50nm时具有最佳的脱模效果,更适用于金属/聚合物双层膜结构的脱模过程。     

纳米压印技术脱模过程机理分析

为了减少脱模导致的产品缺陷,对纳米压印技术中的脱模机理进行研究。基于界面力学的接触理论提出了模板和聚合物之间作用力的理论模型,利用ANSYS软件模拟模板和聚合物的接触分离过程。采用断裂力学能量平衡理论,通过脱模力和脱模位移之间的关系分析脱模规律和机理。研究结果表明,脱模过程中不同位置接触面上的作用力存在较大差异;高宽比为2和1.5时,脱模力曲线有两个峰值,高宽比为1和0.5时,脱模力曲线有一个峰值;残余层厚度增加,与同一脱模力相对应的脱模位移会相应增大,但不影响最大脱模力的数值。     

注塑成型微流控芯片通道脱模的变形机理

为提高微流控芯片注塑成型的脱模质量,采用分子动力学(MD)对环烯烃共聚物(COC)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的脱模过程进行模拟,研究在7×10-11 N脱模外力作用下,聚合物的平均速度、密度分布以及界面相互作用能的变化规律,分析通道脱模变形的分子演化机制.研究结果表明:在脱模过程中,通道底部最早与N...     

微透镜阵列热压印应力与脱模温度研究

为了批量制造微透镜阵列,研究了热压印制造无缝隙六边形微透镜阵列工艺中的压印力和脱模温度。采用有限元方法,计算了无缝隙六边形微透镜阵列聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)压印过程中的应力变化,分析了模具与PMMA之间的黏附力影响因素。研究结果表明:随着脱模温度的降低,PMMA法向应力逐渐降低,并存在最低应力;PMMA与模具间黏附力随PMMA内的法向应力降低而减弱;当脱模温度降低到20℃时,微透镜阵列高度保真度达到了94.7%,大规模消除了压印缺陷。     

纳米压印技术中模板表面的气相法抗粘连修饰

研究了采用全氟四氢辛基硅烷(F13-TCS)对纳米压印技术中所用SiO2模板进行表面修饰的情况,分析了用气相法在SiO2模板表面形成F13-TCS单分子膜的形成过程及化学机理,并用X射线光电子能谱仪(XPS)和视频光学接触角测试仪对模板修饰表面的元素成分、价态和表面能进行了测试表征,用原子力显微镜(AFM)对压印过程中的模板结构及模板复制结构进行了对比分析.结果表明,通过F13-TCS对SiO2模板的表面修饰,可以大大降低模板与压印聚合物层之间的相互作用力,在纳米压印过程中实现结构较好的转移、复制.     

基于TiN涂层/玻璃基体的热压印模板的制备与性能

对于热压印光刻而言,制备具有精确几何结构、良好耐磨损性能以及长使用寿命模板至关重要。在分析现有Si或SiO2模板使用性能基础上,提出了在TiN涂层/玻璃基体上制备热压印模板。首先采用直流磁过滤电弧在玻璃上沉积TiN薄膜,然后,通过聚焦离子束在薄膜上加工出最小线宽71nm的栅型结构,最后,使用所加工的模板,进行热压印实验,获得了良好的压印结果。实验结果表明,TiN作为模板材料可以获得高保真度的纳米图案,并且由于TiN比Si或SiO2具有更高硬度和强度,玻璃基体也具有很好的机械性能,由TiN/玻璃系统制备的压印模板的机械性能和使用寿命较之Si或SiO2基模板得到很大提高。     

高保真度五步加载纳米压印光刻的研究

从理论上建立了压印光刻工艺中留膜厚度与压印力的关系，为压印预设曲线的建立提供了理论依据。基于液态光敏抗蚀剂在紫外光照射下发生光固化反应这一特性，对固化过程进行了详细的分析，建立了抗蚀剂的固化深度与紫外光曝光量之间的关系。在分析了现有压印工艺存在的问题后，提出了一个全新的压印工艺：高保真度固化压印，即包括特征转移-抗蚀剂减薄-脱模回弹力释放-保压光固化-脱模等压印过程。实验结果表明，高保真度固化压印过程与加载路线能实现复杂图形特征的复制，从而保证了压印图形的保真度，并可保证图形复制的一致性及适度留膜厚度，压印图形的分辨率可达100nm。     

高聚物模塑成型中的冷却固化时间

引言在高聚物塑料的注射模塑及其它模塑工艺中,冷却固化时间是直接影响制品质量和生产效果的一个重要因素。冷固时间主要取决于制品的厚度,以及模腔壁的温度和材料本身的热性能与结晶状况。在冷却不充分脱模时,会引起制品变形,冷却时间过长不仅降低生产效率。而且对较复杂形状的制品还会造成脱模困难,强行脱模会产生脱模应力影响制品的承载能力。目前,高聚物成型中的冷却时间仍采用经验数据,尤其在新产品的开发中缺乏选定冷