Hot Embossing pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Worgull, Matthias

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:2009-7

价格:1505.00

装帧:

isbn号码:9780815515791

丛书系列:

图书标签:

热压印
微纳米加工
薄膜技术
材料科学
表面工程
模具技术
塑料成型
精密制造
功能材料
光学薄膜

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具体描述

This book is an overview of replication technology for micro- and nanostructures, focusing on the techniquesand technology of hot embossing, a scaleable and multi-purpose technology for the manufacture of devices such as BioMEMS and microfluidic devices which are expected to revolutionize a wide range of medical and industrial processes over the coming decade. The hot embossing process for replicating microstructures was developed by the Forschungszentrum Karlsruhe (Karlsruhe Institute of Technology) where the author is head of the Nanoreplication Group. Worgull fills a gap in existing information by fully detailing the technology and techniques of hot embossing. He also covers nanoimprinting, a process related to hot embossing,with examples of actual research topics and new applications in nanoreplication.

*A practical and theoretical guide to selecting the materials, machinery and processes involved in microreplication using hot embossing techniques. *Compares different replication processes such as: micro injection molding, micro thermoforming, micro hot embossing, and nanoimprinting *Details commercially available hot embossing machinery and components like tools and mold inserts

《热压成型》热压成型（Hot Embossing）作为一种广泛应用于微纳加工、材料成型以及表面功能化设计的关键技术，为现代制造业和科研领域带来了革命性的进步。本书旨在深入探讨热压成型的原理、工艺、设备、应用及其发展趋势，为相关领域的专业人士、研究者和学生提供一本系统、详实且兼具理论深度与实践指导的参考书。第一部分：热压成型基础理论本部分将从热压成型的基本概念入手，详细阐述其核心原理。我们将深入解析热塑性材料在加热、加压和冷却过程中发生的物理和化学变化，包括材料的粘弹性行为、熔融流动特性、固化过程以及应力松弛等关键现象。在此基础上，本书将系统介绍影响热压成型过程的各项因素，如温度、压力、保压时间、冷却速率、材料的流变性能、表面张力以及模具材料的选择等。我们将通过理论模型和数学方程，揭示这些参数与成型质量之间的内在联系，为工艺优化提供理论依据。第二部分：热压成型工艺与设备本部分将聚焦于实际的热压成型工艺流程和关键设备。我们将详细介绍不同类型热压成型工艺的特点和适用范围，包括但不限于：单面热压成型：探讨其在制备周期性表面结构、提高材料表面性能方面的应用。双面热压成型：重点分析其在精密复制、制备高精度三维结构方面的优势。模具辅助式热压成型：详细介绍模具的设计原则、材料选择（如硬质合金、模具钢、陶瓷等）及其对精度和寿命的影响，包括模具表面的微纳结构制备技术（如光刻、刻蚀、纳米压印等）和表面处理方法。无模具热压成型（如激光辅助热压成型）：介绍其在无损加工、柔性化生产方面的潜力。在设备方面，我们将介绍各类热压成型设备的设计原理、关键部件（如加热系统、加压系统、温控系统、真空系统等）以及操作要点。同时，本书还将涵盖热压成型过程中常用的辅助技术，例如真空辅助、气体压力辅助、超声波辅助等，分析这些技术如何提升成型精度、降低成型压力、改善材料填充能力以及减少缺陷。第三部分：材料与微纳结构设计材料的选择是热压成型成功的关键。本部分将深入探讨适用于热压成型的各类材料，包括：高分子聚合物：如聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺（PI）等，分析它们的玻璃化转变温度、熔点、热膨胀系数、力学性能等参数对成型过程的影响。复合材料：讨论纤维增强聚合物、纳米填料增强聚合物等复合材料在热压成型中的成型性，以及如何通过工艺调控实现微纳结构的有效复制。金属和陶瓷材料：简要介绍在特定条件下，金属和陶瓷材料通过热压成型实现微纳结构制备的可能性，以及相关的挑战。微纳结构设计是热压成型技术的核心应用之一。本部分将详细介绍不同类型微纳结构的几何参数（如线宽、间距、深度、曲率半径等）、周期性和非周期性结构的特点，以及它们在功能化表面设计中的作用。我们将讨论如何通过仿真模拟和实验验证，优化微纳结构的设计，以实现特定的光学、电子、生物或机械功能。第四部分：热压成型的应用领域热压成型技术已广泛应用于众多高科技领域，本部分将通过大量的实例，展示其强大的应用潜力：微电子与集成电路：在制备微透镜阵列、光栅、导电通路、封装结构等方面的应用。光学器件：制造微光学元件、衍射光学元件、全息图、防反射涂层、增透膜等。生物医学工程：制作微流控芯片、细胞培养支架、药物释放载体、生物传感器、仿生表面等。显示技术：制造背光模组中的微结构、偏光片、彩色滤光片等。能源领域：制造太阳能电池中的增透结构、燃料电池中的催化剂载体、储能器件中的电极材料等。包装与印刷：制作防伪标签、高仿真包装、装饰性压纹等。表面功能化：改善材料的耐磨性、疏水/亲水性、抗菌性、抗污性等表面性能。第五部分：质量控制与缺陷分析任何精密制造过程都离不开严格的质量控制。本部分将深入探讨热压成型过程中的质量控制策略。我们将介绍常用的检测技术，如光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、三维形貌仪、干涉仪等，用于表征制备出的微纳结构的尺寸精度、形貌、表面粗糙度等。同时，本书还将系统分析热压成型过程中可能出现的常见缺陷，如填充不足、拉伸断裂、气泡、缩痕、翘曲、表面损伤、精度偏差等，深入剖析产生这些缺陷的原因，并提出相应的预防和解决措施。我们将讨论工艺参数的优化、模具设计与维护、材料选择与预处理等方面的改进，以最大程度地降低缺陷率，提高产品合格率。第六部分：前沿研究与未来展望本部分将对热压成型技术的最新研究进展进行梳理和展望。我们将关注以下几个热门方向：新型材料的应用：例如生物可降解材料、智能材料、二维材料等在热压成型中的探索。工艺创新：如连续式热压成型、多层材料热压成型、机器人辅助热压成型等。与其他技术的集成：如热压成型与3D打印、微注塑、化学气相沉积（CVD）等技术的结合，实现更复杂的功能集成。仿真模拟与人工智能：利用先进的仿真软件和机器学习算法，实现工艺参数的预测与优化，提高设计效率和成型成功率。绿色与可持续发展：探讨如何通过优化工艺、减少能源消耗、使用环保材料，实现热压成型技术的可持续发展。本书力求通过全面、深入的论述，为读者构建一个清晰、完整的热压成型知识体系。无论您是希望掌握这项技术的原理、学习其应用，还是致力于该领域的研究与创新，本书都将是您不可或缺的得力助手。