面向微流体系统的平面回转玻璃微通道网络成形装置研制

摘要

微通道作为微流体系统功能与性能的决定性元器件之一，随着不同微通道网络结构应用于微流体系统领域，微通道网络成形工艺已成为微流体领域的重要研究方向。仿生学研究的逐渐深入，微通道网络形态已普遍存在于自然界中，经历了长期自然环境选择生成的自然微通道网络是现有微通道网络结构中的最优形式，采用高效的仿生微通道网络结构为微流体系统研究提供了新的研究方向。
　　本文基于前期制作的玻璃基仿生微通道制备仪，通过工艺参数分析与优化制得了玻璃仿生微通道。综合考虑仿生微通道在通道截面形状规整性，结构复杂性，材料组织和性能一致性，优异流动性等因素要求下，选择预先制得的平直玻璃微通道作为基体材料，通过对玻璃仿生微通道制作工艺参数优化、玻璃微通道网络弯曲成形工艺探索和微通道网络成形过程分析，研制了平面回转玻璃微通道网络成形装置，并对成形工艺影响参数进行了试验研究。本文主要完成了以下研究：
　　（1）利用玻璃基仿生微通道制备仪，通过工艺参数分析与优化，完成优异特征尺寸平直微通道的制作，为后续微通道网络成形提供基材。
　　（2）在研究粘度、表面张力和弹性等影响玻璃成型特性因素基础上，分析了平面回转玻璃微通道网络成形工艺原理和工艺过程，提出了利用加热软化和弯曲成型的方法加工出平面回转玻璃微通道网络，并完成了平面回转玻璃微通道网络成形机的功能需求分析及总体方案设计。
　　（3）完成平面回转玻璃微通道网络成形装置的方案与结构设计，通过分析计算进行主要元器件的选型，绘制成形装置设计图纸，经外协加工后，完成成形装置的装配和调试工作。
　　（4）通过改变单一变量的方法，研究了各参数对平面回转玻璃微通道成形的影响。利用正交试验方法，进行了各成形参数对平面回转玻璃微通道成形过程影响的显著性研究，得到了各参数对成形影响显著性的先后顺序，为下一步优化工艺参数提供数据支持。

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第1章绪论

1.1 研究背景

1.2 微通道网络成形工艺研究现状

1.3 课题来源与研究内容

第2章平直玻璃微通道的制备与优化

2.1 玻璃微通道特征分析

2.2平直玻璃微通道制备装置与工艺

2.3 平直玻璃微通道制备与优化

2.4本章小结

第3章平面回转玻璃微通道网络成形工艺与方案

3.1 玻璃材料特性

3.2 成形工艺原理

3.3 成形工艺过程

3.4 成形装置设计方案

3.5本章小结

第4章平面回转玻璃微通道成形装置样机研制

4.1 结构设计

4.2 元器件选型

4.3 成形装置样机

4.4 本章小结

第5章平面回转玻璃微通道网络成形实验

5.1 加工方法与实验设备

5.2平面回转玻璃微通道成形研究

5.3 平面回转玻璃微通道实验参数优化

5.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间的学术活动及成果

致谢