本书总结了作者十年来在聚合物微纳制造方面的科研成果，并介绍了国内外在这方面最新研究成果和发展动态，力求全面反映聚合物微纳制造技术最新发展水平。阐述了聚合物微纳制造的各项关键技术，涵盖了聚合物材料特性、微纳成形工艺技术及设备、高能束刻蚀、封合连接技术及设备等，并对聚合物微纳技术典型应用情况进行了总结。目的是使读者能够切实和全面地了解聚合物微纳制造技术的原理和最新进展。读者对象：相关专业的科研人员、高校
教师与学生、以及技术管理人员。更适于从事微纳器件设计和制造人员或涉及微纳领域的研究生用做参考书。This book summarizes the authors' achievements in the fabrication of polymer-based micro & nano devices in recent decades.The purpose is to comprehensively reflect the latest development in this field，which may help the readers to understand the basic theory and future tendency.Several key topics in polymer microfabrication，such as the characteristics of polymer materials，processes and equipments used in fabrication，high power beam etching，bonding and packaging，are described in detail.The applications of polymer-based microdevices are also introduced.The readers of this book may be the researchers，the teachers，the students and the technicians in related fields.It is appropriate for them to use this book as a reference in the development of various micro & nano devices.
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第1章 绪论 221.1 微纳制造概论 22
1.2 聚合物微纳制造发展简史 24
1.3 聚合物微纳制造方法概述 27
参考文献 28
第2章 聚合物材料结构特征与性能 292.1 聚合物材料的特点与分类 29
2.2 微纳领域常用的聚合物材料 322.2.1 聚甲基丙烯酸甲酯 32
2.2.2 聚酰亚胺 32
2.2.3 聚对二甲苯 33
2.2.4 聚二甲基硅氧烷 34
2.2.5 光敏聚合物 35
2.3 聚合物材料的玻璃化转变 362.3.1 描述热塑性聚合物玻璃转化的理论 36
2.3.2 聚合物分子链刚性对玻璃转化温度的影响 39
2.3.3 聚合物分子量对玻璃转化温度的影响 40
2.3.4 聚合物分子结构对玻璃转化温度的影响 40
2.3.5 交联度对玻璃转化温度的影响 41
2.4 热塑性聚合物材料的高弹态力学性能 412.4.1 高弹性 42
2.4.2 热弹逆变现象 43
2.5 聚合物熔体的流变特性 442.5.1 聚合物熔体流动传输方程 44
2.5.2 聚合物熔体本构关系 46
参考文献 54
第3章 微注塑成型 563.1 微注塑成型的应用背景 56
3.2 微注塑成型的特征 57
3.3 微注塑成型计算机辅助设计方法 58
3.4 微注塑成型模具制造方法 603.4.1 微注塑成型模具组成 60
3.4.2 微模具型芯材料选择和加工方法 61
3.5 微注塑机 64
3.6 微注塑成型模具设计与注塑工艺优化 673.6.1 微注塑成型模具设计 67
3.6.2 微注塑成型工艺参数优化 70
参考文献 75
第4章 微热压成型 784.1 聚合物微热压形变填充机理 78
4.2 微热压中聚合物形变填充理论模型 804.2.1 玻璃态应力模型 80
4.2.2 高弹态应力模型 83
4.2.3 应变模型 85
4.3 热塑性聚合物热压形变填充的数值模拟 85
4.4 玻璃态/高弹态聚合物热压形变填充实验 90
4.5 微热压成型设备 93
4.6 微热压模具制作技术 95
4.7 微热压成型工艺正交试验 102
参考文献 106
第5章 软刻蚀方法 1085.1 PDMS弹性印章及其他PDMS微器件的制造方法 1085.1.1 PDMS固化机理 108
5.1.2 PDMS模塑成型工艺步骤 109
5.1.3 PDMS表面改性 111
5.1.4 PDMS微纳器件封合方法 114
5.1.5 典型PDMS微纳器件与单元 115
5.2 微接触印刷法 117
5.3 转移微模塑法 120
5.4 毛细微模塑法 121
5.5 溶剂辅助聚合物微模塑 123
参考文献 123
第6章 高能束微纳刻蚀 1266.1 激光刻蚀 1266.1.1 激光刻蚀的概念与特征 126
6.1.2 CO_2激光刻蚀 127
6.1.3 准分子激光刻蚀 131
6.1.4 飞秒激光刻蚀 135
6.2 电子束和聚焦离子束刻蚀 1376.2.1 电子束刻蚀 137
6.2.2 聚焦离子束刻蚀 138
6.3 等离子体刻蚀 140
参考文献 143
第7章 聚合物微纳器件封合与集成 1467.1 热键合封合 1467.1.1 直接热键合 146
7.1.2 辅助热键合 148
7.1.3 多层微流控芯片热键合 153
7.2 激光焊接 157
7.3 直接黏接法 159
7.4 超声波焊接 160
7.5 聚合物表面的金属图形化 1637.5.1 易腐蚀金属的湿法腐蚀工艺 163
7.5.2 惰性金属的剥离工艺 166
7.5.3 化学镀工艺 168
参考文献 171
第8章 聚合物微流控芯片及应用 1748.1 聚合物微流控芯片概述 174
8.2 微流控芯片中流体流动与物质输运 1758.2.1 微流控芯片中流体流动现象 175
8.2.2 微流控芯片中样品输运现象 177
8.2.3 微流控芯片中液体流动和样品输运特点 179
8.2.4 描述微流控芯片中液体和样品输运的无量纲数 179
8.3 微流控芯片单元技术 1808.3.1 过滤 180
8.3.2 富集浓缩 181
8.3.3 微混合 182
8.3.4 分离单元 184
8.3.5 检测方法 185
8.4 微流控芯片应用现状 1928.4.1 临床疾病诊断方面 192
8.4.2 食品安全方面 195
8.4.3 环境监测领域 197
8.5 展望 198
参考文献 199
第9章 聚合物在微小型燃料电池中的应用 2049.1 微型质子交换膜燃料电池概述 2049.1.1 发展历程 204
9.1.2 结构和工作原理 205
9.1.3 应用前景 207
9.2 聚合物流场板的应用 2079.2.1 燃料电池流场板功能 207
9.2.2 聚合物流场板制作方法 209
9.2.3 聚合物流场板导电增强方法 210
9.2.4 基于聚合物流场板的微型燃料电池 211
9.3 质子交换膜 2139.3.1 全氟质子交换膜 213
9.3.2 全氟质子交换膜的改性 215
9.3.3 质子交换膜厚度对微型燃料电池性能的影响 216
9.4 聚合物微封装技术 2179.4.1 微封装工艺流程 217
9.4.2 封装应力对微型燃料电池性能的影响 218
9.4.3 封装聚合物特性 220
9.5 应用实例 2219.5.1 环氧树脂封装孪生MEMS微型燃料电池 221
9.5.2 次瓦级孪生电池堆 222
9.5.3 气液自驱替燃料电池堆 224
参考文献 226
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