Durante o processo de moldagem por prensagem de chips microfluídicos de vidro com estrutura em degraus, ocorre frequentemente o aparecimento de trincas térmicas e quebras na zona de transição entre cavidades profundas e canais rasos. O mecanismo de formação de microtrincas foi revelado e um método para supressão dessas trincas foi proposto. Com base na relação constitutiva viscoelástica em alta temperatura do vidro D-ZK2N, foi estabelecido um modelo tridimensional acoplado termo-mecânico de elementos finitos para o processo de resfriamento e recozimento; foi introduzido o número de Deborah para caracterizar a competição entre o relaxamento estrutural e o congelamento do estresse, foi proposta uma estratégia de resfriamento em gradiente e experimentos de prensagem foram realizados para verificação. Os resultados experimentais mostram que a inércia térmica não uniforme e a incompatibilidade da contração volumétrica são as principais causas da concentração de tensões do tipo "compressão externa e tração interna" na zona de transição. Sob condições de resfriamento linear, as tensões nessa área se acumulam continuamente, formando alto risco de trincas; com o resfriamento em gradiente, o relaxamento estrutural próximo à zona de transição é mais completo, o estresse residual na zona de transição foi reduzido em 22,4%, não foram observadas trincas na peça moldada e a profundidade de formação da cavidade profunda atingiu 4,522 mm. O resfriamento em gradiente baseado no número de Deborah pode suprimir efetivamente as trincas térmicas na zona de transição em degrau, sendo adequado para a moldagem precisa de chips microfluídicos de vidro com alta razão entre profundidade e largura.

chip microfluídico;moldagem de precisão;resfriamento em gradiente;número de Deborah;trincas térmicas