계단식 광학 유리 마이크로플루이드 칩 성형 과정 중 깊은 공동과 얕은 홈 과도 영역에서 열 균열과 파손이 쉽게 발생하는 문제를 대상으로 미세 균열 형성 메커니즘을 밝혀내고 균열 억제 방법을 제안하였다. D-ZK2N 유리의 고온 점탄성 구성 관계를 기반으로 냉각 및 어닐링 과정의 3차원 열-응력 연성 유한요소 모델을 구축하였으며, 구조 이완과 응력 고착 간 경쟁 관계를 나타내는 데보라 수를 도입하여 그라디언트 냉각 전략을 제안하고 프레스 성형 실험을 수행하여 검증하였다. 실험 결과, 비균일한 열 관성 및 체적 수축 불일치는 과도 영역에서 '외부 압력 내부 인장' 유형 응력 집중의 주요 원인인 것으로 나타났다. 선형 냉각 조건에서는 해당 영역의 응력이 지속적으로 축적되어 균열 위험이 높으며, 그라디언트 냉각 적용 시 과도 영역 근처의 구조 이완이 더욱 충분해져 과도 영역 잔류 응력이 22.4% 감소하였고, 성형품에서 균열이 발견되지 않았으며 깊은 공동 구조 성형 깊이는 4.522mm에 달하였다. 데보라 수 기반 그라디언트 냉각은 계단 과도 영역의 열 균열을 효과적으로 억제할 수 있어 대형 깊이 대 너비 비 유리 마이크로플루이드 칩의 정밀 프레스 성형에 적합하다.

마이크로플루이드 칩;정밀 프레스;그라디언트 냉각;데보라 수;열 균열