三维激光烧蚀聚合物微流道动态界面与温度场模拟研究

"三维瞬态激光烧蚀聚合物微流道动态界面研究 (2007年)" 是一篇关于利用激光技术在聚合物材料上制作微流道的研究论文，发表于2007年浙江大学学报(工学版)。研究团队由相恒富、傅建中和陈子辰组成，他们来自浙江大学机械工程学系和微系统研究与发展中心。 这篇论文的核心内容是建立了一个三维瞬态激光烧蚀模型，用于预测热加工过程中聚合物微流体芯片的流道轮廓和烧蚀面的温度场。模型的构建基于CO2激光直写技术，结合了传热学原理和能量平衡原理。通过有限元方法（Finite Element Method, FEM）和伽辽金变换，研究人员能够将复杂的物理问题转化为可求解的有限元矩阵方程。在模拟过程中，他们运用了单元生死技术来处理材料的烧蚀，这是一种动态调整网格的技术，可以精确地模拟材料的损失情况。 论文中以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为示例材料，展示了在不同时间点的数值计算结果，这些结果与实验测量的流道深度相吻合，验证了模型的准确性。通过这种三维动态模型，研究人员能够观察到烧蚀界面和温度场如何随着时间的推移和空间分布而变化，这对于优化激光加工工艺和控制微流道的形状精度至关重要。 关键词包括：CO2激光加工、有限元、烧蚀界面和微流体芯片。该研究对微制造技术、激光加工工艺优化和微流控芯片设计等领域具有重要参考价值，其应用可能涵盖生物医学、化学分析和微纳系统等多个科学和技术领域。通过这种方法，工程师和科学家们可以更精确地控制激光烧蚀过程，从而制造出更精细、更复杂的微流体系统。