微／纳米科学与技术是当今集机械工程、仪器科学与技术、光学工程、生物医学工程与微电子工程所产生的新兴、边缘、交叉前沿学科技术。随着微结构制件在生物医学、精密仪表、光纤通信、航空、航天等领域应用不断增加,微结构加工方法得到越来越广泛的关注。批量、高效、低耗、精密成型的微结构制造方法主要包括微注塑成型法和微压印法。微压印法与注射成型法相比,具有更高的精度和较高的效率,因而受到了更多的关注。挤出滚压微压印是批量连续生产微结构的成型方法,可以实现在聚合物制件表面构造数十微米到数百微米的微结构及其阵列,得到赋予许多特殊功能聚合物微结构制品。在挤出微压印过程中,由于微尺度下聚合物熔体具有特殊的流变行为,以及在微尺度下聚合物表面张力、应力松驰等因素会对微结构的成型演变产生较大的影响,造成聚合物表面微结构的形成与常规尺度表面结构有着较大差异。关于微纳尺度下高分子材料的流变规律、传热规律,以及表面张力等对微结构成型的影响,国内外已有一些相关研究。目前对微注塑成型较多,对微结构挤出微压印过程的研究有较大的参考价值。然而,由于微结构挤出压印过程有压力低、成型时间短显著特点。因此,深入研究挤出微压印成型过程中高分子材料微尺度下的流变规律,以及表面张力、应力松弛、传热过程等对微结构形成和几何演变的影响,实现微结构的最终结果预测,使挤出压印法成为具有实用价值的微结构成型方法具有重要的意义。论文课题是国家自然科学资金资助项目(NO.51173015)。论文在查阅大量国内外文献的基础上,概述了聚合物微结构成型技术研究进展,介绍挤出微压印技术的形成、发展及目前存在的问题,确定课题的主要研究内容。1.挤出微压印充模过程非稳态流动研究。考虑充模过程边界条件,基于必要的前提与假设条件,以连续介质粘性流体力学方程为基础,以反映材料粘弹性的Maxwell方程为本构方程,建立圆孔形型腔挤出微压印充模过程非稳态充模数学模型,得到充模过程的速度、剪切速度随时间变化规律,为分析研究流动的非稳态性对充模流动的影响,获得充模过程前沿的变化规律奠定理论基础。2.微压印脱模后微结构形变机理的分析。分析残余应力、收缩、挤出胀大对微结构形变的影响,并在微尺度下研究尺度效应、壁面滑移对聚合物胀大行为的影响。分析认为在常规尺度下可以忽略的表面张力也是影响微结构最终形状的重要因素。3.微尺度下聚合物的流变实验研究。基于流变实验理论,利用双料桶Rosand RH10-D型毛细管流变仪,使用1.0mm，0.5mm,0.25mm三种口模对PP与PMMA材料进行了微尺度下聚合物熔体流变行为的实验研究,研究材料微尺度下温度的敏感性与流道尺度依赖性。同时,分析微尺度下熔体粘度变化的原因及影响因素。以高聚物自由体积与温度、应力水平相关性原理为基础,借签Arrhenius公式与White-Metzner粘度模型修正形式,构建带有尺度修正因子的聚合物粘度预测模型。以1.0mm口模内熔体粘度作参考,预测0.5mm,0.25mm口模粘度,并将预测值与实验值进行比较,验证粘度预测模型的有效性。4.挤出微压印充模流动的可视化实验研究。自主搭建的可视化挤出充模模拟装置,以内径0.1-0.5mm,长100mm的毛细管径作为微流道,选用以具有假塑性、触变的粘弹性行为,可作为聚合物替代材料的羧甲基纤维纳,又称羧甲基纤维素(Carboxyl methyl Cellulose,简称CMC)溶液,研究微尺度下充模过程中表面张力对流动的影响以及挤出胀大行为表现。5.基于CAE技术的微结构挤出微压印过程数值分析。建立V槽滚压印几何模型,利用优秀有限元分析软件ABUQUS对V槽结构滚压成型过程进行模拟分析,对聚合物基片温度、滚压速度以及基片预压量对V槽成型过程的影响进行比较模拟分析,并对以上三因素的影响进行正交分析,研究三因素对V槽形貌影响的显著性水平。