来自北京工业大学和都柏林大学学院的一组科学家在Micromachines杂志上撰文，研究了当前对聚合物微器件微注射成型的看法。

什么是聚合物微器件？

微器件在生物医学和光学领域引起了研究关注，近年来在大规模生产和商业化方面取得了进展。设备可以由多种材料构成，例如玻璃、陶瓷、金属和聚合物。

已经探索了一些用于微设备的创新应用，包括药物输送系统，如微针、诊断微流体设备、医疗植入物、具有功能性纳米/微结构表面的设备和微光学。设备可以设计成具有复杂的微结构和新颖的功能。

将聚合物微器件用于微流控芯片等设备上的纳米级和微米级表面可显着提高其表面体积比，从而提高其性能。近年来，在设计聚合物微器件方面取得了重大的研究进展，无论是作为独立应用还是作为其他微型器件的表面组件。

微注射成型

几项研究已经评估了聚合物微器件的制造工艺，其中显微注塑成型是一种合适的方法。技术的进步使其成为首选的大批量制造技术。

该技术最初是在 1980 年代后期开发的，但在其开发的早期阶段，没有合适的机器技术可用。改进的具有液压驱动功能的传统注塑机被用于复制高纵横比的微型零件。生产可靠且功能强大的微型设备极具挑战性。

工业微注塑成型试验揭示了使用传统注塑成型技术的重大问题，包括长周期时间、工艺不一致、材料浪费和滞留问题。其他问题包括微模制零件所需的苛刻公差，以及在聚合物微型器件的情况下，它们的性能和微观结构的不良修改。

聚合物微米和纳米特征需要高质量和一致的复制，以确保设备的性能。传统注塑成型技术的关键问题导致了对设备开发和参数优化技术的重要研究。基于往复螺杆、柱塞和多级系统的微成型技术在过去的二十年中得到了发展。

回顾观点

聚合物微器件的显微注塑成型是一个仍处于相对起步阶段的领域，但近几十年来已经取得了重大进展。Micromachines中的论文回顾了当前关于使用微注塑成型技术生产的聚合物微器件的技术和性能的最新观点。

强调了对设备、工艺、工具、纳米和微米级复制和应用的看法。此外，作者对聚合物器件的流变性能、机械性能和形态进行了全面审查。

最近聚合物微器件在生物医学、芯片实验室技术和微光学等领域的应用扩展，激发了对微注射成型技术各个方面的研究。工艺优化、机器和模具设计、数值模拟、聚合物微器件特性、形态、流变学和高级应用已得到广泛探索。

总体而言，该综述突出了近年来该领域的关键进展，作者指出，聚合物微器件微注射成型领域的基础性发展产生了新型微型器件、大量工艺知识和专有技术用于未来的产品开发。

挑战和未来展望

然而，与任何技术领域一样，该领域存在一些必须克服的限制，以确保通过微注射成型方法生产的聚合物微器件的大规模生产和广泛的商业可行性。审查强调了几个关键挑战。

首先，优化模具设计以复制具有增强特性和功能的高质量设备是一项关键的技术挑战。需要为模具设计可靠、先进的真空排气系统和温度控制系统。

半导体制造方法的发展可以生产具有纳米和微米级表面特征的更大衬底。在目前的研究中，金属基材和刀片上集成表面特征的多尺度制造尚未得到广泛报道。商业微流控设备迫切需要对在线功能集成进行研究。

此外，研究在大型基板上使用微注射成型工艺产生的纳米和微米级表面特征，探索工艺优化路线和质量控制，对未来的研究具有巨大的实用价值。质量控制和工艺优化研究也将用于独立的聚合物微器件。

最后，整个工艺链的优化在该领域具有巨大的潜力，整合工业4.0技术可以帮助实现复杂微注塑聚合物微器件的工业规模化量产。

总之

该综述论文为未来聚合物微器件设计和制造领域的研究人员提供了全面的知识库。微注射成型在这些先进的微型设备的生产中发挥着越来越重要的作用。尽管仍然存在几个关键挑战，但在生物医学、光学和诊断等领域设计创新的先进设备存在巨大潜力。