盧振,蔣少松,張凱鋒
(哈爾濱工業大學,哈爾濱 150001)
隨著微細加工技術的不斷拓展與完善[1—10],微注射成形憑借自身優勢將成為重要技術之一。然而,作為一門新興的微/納制造技術,其對成形材料、工藝過程及設備等方面都提出了新的要求[11—15],許多現有的成熟的理論和技術不再適用。其中,亞微米尺度下粉末微注射成形坯體脫脂和燒結機理尚未明確,這使得該技術成形陶瓷微結構時難以實現在尺度上的跨越,限制了其應用范圍,亟需對亞微米尺度下坯體的脫脂和燒結進行系統和深入地研究,以促進微注射成形技術的快速發展,同時為陶瓷亞微米級結構提供一種快速、低成本、批量化的制造技術。
微注射成形可快速批量化制備形狀復雜的聚合物、金屬及陶瓷微結構。目前,國內外對微注射成形進行了一些研究,如 Xie[16],Xu[17]等人分別研究了聚合物在寬400 μm和350 μm流道中的填充和流變特性,Su[18]等人分析了邊長100 μm 的方形型腔的填充情況,筆者[19]通過微注射成形獲得了直徑60 μm 的聚丙烯微圓柱,Liou[20]等人明確了寬 0.1 ~ 10 μm 的聚合物結構的成形性能(如圖1a所示)。Yin[21]等人制備了直徑小于1 mm的金屬微齒輪,Li[22]等人制得了直徑100 μm的金屬微圓柱(如圖1b所示),Piotter[23]等人制得了外廓直徑275 μm 的陶瓷微齒輪(如圖1c所示)。總體看,制品局部結構尺寸已由微米級減小至亞微米或納米級,如光學透鏡的納米突起,DNA細胞處理所需納米探針,微流控芯片上的微/納米流道等[24—25]。然而,微注射成形亞微米或納米級結構多為聚合物材料,陶瓷或金屬最小結構尺寸仍停留在微米級。……