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第1章 绪论1

1.1微纳制造概论1

1.2聚合物微纳制造发展简史3

1.3聚合物微纳制造方法概述6

参考文献7

第2章 聚合物材料结构特征与性能8

2.1聚合物材料的特点与分类8

2.2微纳领域常用的聚合物材料11

2.2.1聚甲基丙烯酸甲酯11

2.2.2聚酰亚胺11

2.2.3聚对二甲苯12

2.2.4聚二甲基硅氧烷13

2.2.5光敏聚合物14

2.3聚合物材料的玻璃化转变15

2.3.1描述热塑性聚合物玻璃转化的理论15

2.3.2聚合物分子链刚性对玻璃转化温度的影响18

2.3.3聚合物分子量对玻璃转化温度的影响19

2.3.4聚合物分子结构对玻璃转化温度的影响19

2.3.5交联度对玻璃转化温度的影响20

2.4热塑性聚合物材料的高弹态力学性能20

2.4.1高弹性21

2.4.2热弹逆变现象22

2.5聚合物熔体的流变特性23

2.5.1聚合物熔体流动传输方程23

2.5.2聚合物熔体本构关系25

参考文献33

第3章 微注塑成型35

3.1微注塑成型的应用背景35

3.2微注塑成型的特征36

3.3微注塑成型计算机辅助设计方法37

3.4微注塑成型模具制造方法39

3.4.1微注塑成型模具组成39

3.4.2微模具型芯材料选择和加工方法40

3.5微注塑机43

3.6微注塑成型模具设计与注塑工艺优化46

3.6.1微注塑成型模具设计46

3.6.2微注塑成型工艺参数优化49

参考文献54

第4章 微热压成型57

4.1聚合物微热压形变填充机理57

4.2微热压中聚合物形变填充理论模型59

4.2.1玻璃态应力模型59

4.2.2高弹态应力模型62

4.2.3应变模型64

4.3热塑性聚合物热压形变填充的数值模拟64

4.4玻璃态／高弹态聚合物热压形变填充实验69

4.5微热压成型设备72

4.6微热压模具制作技术74

4.7微热压成型工艺正交试验81

参考文献85

第5章 软刻蚀方法87

5.1 PDMS弹性印章及其他PDMS微器件的制造方法87

5.1.1 PDMS固化机理87

5.1.2 PDMS模塑成型工艺步骤88

5.1.3 PDMS表面改性90

5.1.4 PDMS微纳器件封合方法93

5.1.5典型PDMS微纳器件与单元94

5.2微接触印刷法96

5.3转移微模塑法99

5.4毛细微模塑法100

5.5溶剂辅助聚合物微模塑102

参考文献102

第6章 高能束微纳刻蚀105

6.1激光刻蚀105

6.1.1激光刻蚀的概念与特征105

6.1.2 CO2激光刻蚀106

6.1.3准分子激光刻蚀110

6.1.4飞秒激光刻蚀114

6.2电子束和聚焦离子束刻蚀116

6.2.1电子束刻蚀116

6.2.2聚焦离子束刻蚀117

6.3等离子体刻蚀119

参考文献122

第7章 聚合物微纳器件封合与集成125

7.1热键合封合125

7.1.1直接热键合125

7.1.2辅助热键合127

7.1.3多层微流控芯片热键合132

7.2激光焊接136

7.3直接黏接法138

7.4超声波焊接139

7.5聚合物表面的金属图形化142

7.5.1易腐蚀金属的湿法腐蚀工艺142

7.5.2惰性金属的剥离工艺145

7.5.3化学镀工艺147

参考文献150

第8章 聚合物微流控芯片及应用153

8.1聚合物微流控芯片概述153

8.2微流控芯片中流体流动与物质输运154

8.2.1微流控芯片中流体流动现象154

8.2.2微流控芯片中样品输运现象156

8.2.3微流控芯片中液体流动和样品输运特点158

8.2.4描述微流控芯片中液体和样品输运的无量纲数158

8.3微流控芯片单元技术159

8.3.1过滤159

8.3.2富集浓缩160

8.3.3微混合161

8.3.4分离单元163

8.3.5检测方法164

8.4微流控芯片应用现状171

8.4.1临床疾病诊断方面171

8.4.2食品安全方面174

8.4.3环境监测领域176

8.5展望177

参考文献178

第9章 聚合物在微小型燃料电池中的应用183

9.1微型质子交换膜燃料电池概述183

9.1.1发展历程183

9.1.2结构和工作原理184

9.1.3应用前景186

9.2聚合物流场板的应用186

9.2.1燃料电池流场板功能186

9.2.2聚合物流场板制作方法188

9.2.3聚合物流场板导电增强方法189

9.2.4基于聚合物流场板的微型燃料电池190

9.3质子交换膜192

9.3.1全氟质子交换膜192

9.3.2全氟质子交换膜的改性194

9.3.3质子交换膜厚度对微型燃料电池性能的影响195

9.4聚合物微封装技术196

9.4.1微封装工艺流程196

9.4.2封装应力对微型燃料电池性能的影响197

9.4.3封装聚合物特性199

9.5应用实例200

9.5.1环氧树脂封装孪生MEMS微型燃料电池200

9.5.2次瓦级孪生电池堆201

9.5.3气液自驱替燃料电池堆203

参考文献205