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摘要
微流控芯片作为实现精准控制微流体的重要工具，在现代微纳技术领域得到了广泛应用。其制备技术的研究一直是微纳制备领域的关键问题之一。本文基于阵列化微圆柱微流控芯片的制备工艺，研究了注塑关键技术，包括模具设计、注塑工艺优化、工艺参数控制等。结果表明，采用较小的压射速度、增大的模仁温度和较长的冷却时间，可以提高注塑成型的质量；在模具设计方面，合理设置排气口与浇口布局，可有效预防气泡、翘曲等缺陷；使用高压射出机可以获得更佳的成型效果。本文的研究成果可以为微流控芯片制备工艺的进一步优化提供参考，并对微纳制备领域的发展提供支持。
关键词：微流控芯片，注塑，模具设计，工艺参数控制
1. 引言
微流控芯片作为微纳制备领域的重要应用之一，其制备过程需要使用到多种微纳制备技术。目前已有多种制备方法被应用于微流控芯片的制备，例如光刻、电解加工、微机械加工等。其中，注塑是一种常见的微流控芯片制备技术。相对于其他制备工艺，注塑生产的微流控芯片具有成本低、制备速度快、适应性广等优点。因此，注塑制备技术的研究至关重要。
阵列化微圆柱微流控芯片是一种常见的微流控芯片结构，具有较好的流动特性和与生物样品进行交互的能力。在本文中，我们重点研究了采用注塑工艺制备阵列化微圆柱微流控芯片的关键技术。
2. 材料和方法
材料
我们使用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）作为微流控芯片的制备材料。PMMA具有良好的透光性、加工性和可塑性，并且广泛应用于微流控芯片的制备中。
方法
模具设计
模具设计是注塑制备过程中的重要环节，其设计是否合理直接影响到成型品质。在本次实验中，我们采用了三维CAD软件进行模具设计，并根据实际需求选择采用正向铸造（面板式模具）、镗管法、冲压/折弯法等多种方式进行制备。
在模具设计中，我们需要注意以下几个方面：
（1）排气口设置：排气口的设置应该合理，可以预防气泡等缺陷的发生；
（2）浇口布局：浇口的布局应该合理，可以预防翘曲等缺陷的发生；
（3）倒角：在加工模仁时，需要进行适当的倒角磨削，以避免产生缺口等缺陷。
注塑工艺优化
注塑工艺优化是制备过程中的关键环节之一。基于试验和优化，我们最终确定了以下注塑工艺参数：
（1）料斗温度： 170℃
（2）模仁温度： 40℃
（3）模具温度： 45℃
（4）注塑速度： 高压注塑（120-150mm/s）
（5）冷却时间： 90s
我们在实际制备中，使用高压注塑机进行制备，以达到更好的成型效果。同时，我们发现，采用较小的压射速度可以提高产品的成型质量。
3. 结果与讨论
在本次实验中，我们成功制备了阵列化微圆柱微流控芯片。实验结果表明，优化后的注塑工艺参数可以提高成型质量。
同时，我们通过调整注塑速度、模仁温度、冷却时间等参数，发现注塑速度较低、模仁温度较高、冷却时间较长可以获得更好的成型效果。这与其他研究结果相似。
模具设计方面，我们采用了合理的排气口设置、浇口布局和倒角设计，成功预防了气泡、翘曲等缺陷的产生。
4. 结论
本文在阵列化微圆柱微流控芯片制备工艺中，研究了注塑关键技术，包括模具设计、注塑工艺优化、工艺参数控制等。实验结果表明，优化后的注塑工艺参数可以提高成型质量；采用合理的模具设计可以预防缺陷的产生。本文为微流控芯片制备工艺的进一步优化提供了参考，并在微纳制备领域的发展中提供了支持。