采用注射成型与气压烧结结合的工艺，可以低成本、大批量制备出体积小、精度高的陶瓷异形件。本文以低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为黏结剂，在注射温度165 ℃、注射压力85 MPa的条件下制备氮化硅坯体，通过热脱脂工艺和烧结动力学测试，得到了完整的氮化硅注射成型工艺路线，并研究了喂料固含量对坯体密度、烧结密度和维氏硬度的影响，以及喂料在140~160 ℃时的非牛顿指数变化。结果表明：喂料的最佳固含量为52.42%(体积分数)，该条件下制备的氮化硅注射坯体密度为2.10 g/cm3，烧结密度为3.23 g/cm3，维氏硬度为（15.24±0.34） GPa；喂料在160 ℃时的非牛顿指数最小，即在该温度下喂料的流变性最好。

A novel category of polyphenylene oxide/high-impact polystyrene (PPO/HIPS) alloy was used as the polymer matrix (abbreviated as mPPO) and loaded with different volume fractions (0, 10, 20, 30, 40, 50 vol.%) of MgTiO₃–Ca0.7La0.2TiO₃ (abbreviated as MTCLT) ceramics to prepare composites by injection molding. Its micromorphology, density, dielectric, thermal and mechanical properties were analyzed in detail. The experimental results show that the composites possess a compact microstructure because HIPS increases the fluidity of PPO. Due to the excellent dielectric properties of both mPPO and MTCLT, the composites have an extremely low dielectric loss. The realization of the high ceramic filler fraction greatly limits the thermal expansion of the polymer chain by introducing the interphase, so that the coefficient of thermal expansion of the composite material could be as low as 21.8 ppm/∘C. At the same time, the presence of ceramic particles could reinforce the mechanical property of the composites. When the ceramic filler fraction is higher than 20 vol.%, the bending strength of the composite material is around 110 MPa. When the ceramic filler fraction is 40 vol.%, the composite possesses the best comprehensive performance. The dielectric constant is 6.81, the dielectric loss is 0.00104, the thermal expansion coefficient is as low as 25.3 ppm/∘C, and the bending strength is 110.4 MPa. Due to its excellent properties, this material can be a good candidate in the field of microwave communication.A novel category of polyphenylene oxide/high-impact polystyrene (PPO/HIPS) alloy was used as the polymer matrix (abbreviated as mPPO) and loaded with different volume fractions (0, 10, 20, 30, 40, 50 vol.%) of MgTiO₃–Ca0.7La0.2TiO₃ (abbreviated as MTCLT) ceramics to prepare composites by injection molding. Its micromorphology, density, dielectric, thermal and mechanical properties were analyzed in detail. The experimental results show that the composites possess a compact microstructure because HIPS increases the fluidity of PPO. Due to the excellent dielectric properties of both mPPO and MTCLT, the composites have an extremely low dielectric loss. The realization of the high ceramic filler fraction greatly limits the thermal expansion of the polymer chain by introducing the interphase, so that the coefficient of thermal expansion of the composite material could be as low as 21.8 ppm/∘C. At the same time, the presence of ceramic particles could reinforce the mechanical property of the composites. When the ceramic filler fraction is higher than 20 vol.%, the bending strength of the composite material is around 110 MPa. When the ceramic filler fraction is 40 vol.%, the composite possesses the best comprehensive performance. The dielectric constant is 6.81, the dielectric loss is 0.00104, the thermal expansion coefficient is as low as 25.3 ppm/∘C, and the bending strength is 110.4 MPa. Due to its excellent properties, this material can be a good candidate in the field of microwave communication.

为了研究表面微结构成型质量的影响因素, 设计并制备了3种深宽比的微正四棱柱结构, 并对聚合物材料、微结构深宽比、脱模工艺参数、镍模芯表面抗黏处理等影响因素进行注射成型脱模实验研究。首先, 采用PP, COC, PMMA等材料研究了获得目标深宽比微结构的难易程度。以PP材料为例分析了在3种深宽比下的脱模成型质量, 分别从保压压力、脱模温度两方面讨论对脱模变形的影响。最后, 分析比较镍模芯经过抗黏处理前后成型的微结构形貌尺寸。PP能够顺利获得近似目标深宽比的微结构, COC脱模后微结构发生折断变形, 高度平均只有17.0 μm左右, PMMA成型后微结构也发生断裂且黏附在模芯微孔中。脱模变形随着深宽比的增加而趋于严重, 且当深宽比较大时, 微结构易发生倾斜变形。提高保压压力, 微结构平均高度从约25.0 μm增加到约87.0 μm, 但当保压压力过高时微结构出现翘曲变形; 随着脱模温度的升高, 保留完整的微棱柱比例分别为55%, 60%, 30%, 10%。镍模芯经过抗黏处理后所成型微结构的尺寸更加接近目标值。COC由于本身断裂伸长率较小而具有较大的脆性, 而PMMA本身的表面能较大则具有较强的黏附性。深宽比增加使得脱模时微结构顶部黏附力与后期摩擦力均会增加。合理增加保压压力、降低脱模温度与镍模芯经过抗黏处理均能有效提高脱模成型质量, 但过高的保压压力会造成微结构内应力增加, 产生翘曲。

量子点材料因具有发光波长可调, 色度纯, 量子效率高等优异特性而受到广泛关注, 在光致发光高色彩显示方面有着巨大的应用潜力。本文综述了量子点背光技术的研究进展, 主要对比了QDs On-Chip、QDs On-Surface及QDs On-Edge 3种量子点背光主流技术的基本原理及结构, 并分析了它们在液晶显示领域的应用, 未来前景及面临的挑战; 然后介绍了几种新型的量子点背光技术, 并对两种量子点背光新技术进行重点说明: 一种是采用低温注塑成型工艺将量子点与高分子材料均匀混合为一体, 用于制备直下式背光的量子点体散射型结构扩散板; 另一种新技术是采用丝网印刷或喷墨打印工艺将量子点转印至导光板表面, 形成应用于侧入式背光的量子点网点微结构导光板。这两种背光都具有制备工艺简单、成本低、生产效率高等特点, 对高色域液晶显示的研究及发展意义深远。

为了制造高精度塑料衍射微透镜,提出采用Taguchi方法在大范围内选择工艺参数,通过信噪比确定显著影响微结构成型精度的工艺参数,并通过加权综合评分法进行多目标优化获得最优参数组合。结果表明保压压力、模具温度和保压时间对微结构成型精度具有显著影响。为了提高衍射微结构成型精度,分析了衍射微透镜注塑成型误差的主要来源并建立了误差补偿模型。实验结果表明注塑成型的衍射微结构高度误差为5.69%,周期宽度误差为6.16%,衍射微结构的注塑成型精度获得显著提高。

基于LightTools软件分析了光在光盘纹(CD纹)微结构扩散板中的传输过程,采用注塑成型制备工艺进行实测验证,研究扩散板表面的CD纹微结构对光提取效率的影响。通过理论研究、模拟仿真和实验对比,对扩散板表面微结构进行建模和大规模分布式光线追迹。结果表明:在80 mm×80 mm照明面积范围内,相对于无微结构扩散板,CD纹微结构扩散板的光流明效率有明显提高;当线宽为200 μm时,光流明效率提升最多,提高了13.52%。根据最优模拟尺寸制备出由若干同心圆环组成的CD纹微结构扩散板,以LED筒灯为实验灯具,用积分球测量使用微结构扩散板、一般扩散板和不使用扩散板的灯具的总流明输出,得到CD纹微结构扩散板的透光率达90.6%,比一般扩散板的透光率提高了8.8%的结论。

以一种微流控微反应器塑件为对象, 提出了用于微塑件整平的等温热压工艺, 研究了等温热压工艺对平板微塑件的整平机理。建立了描述该工艺的弹塑性数学模型, 计算分析了外加压力和温度对塑件表面形貌的影响。综合考虑塑件整平效果和微结构保形, 开展等温热压整平工艺实验, 分析了关键工艺参数对器件整平精度的影响。研究结果表明: 与压力载荷相比, 热载荷对不平度的改善效果更明显; 由于塑件端部区域受力面积大, 其两端变形量均大于中间反应腔的变形量。在相同压力条件下, 70 ℃时平面度和不平度的变化率均为最高。通过工艺优化, 微反应器塑件平面度提高到了10 μm内, 最大变化率可达72.7%; 而不同区域的不平度变化率为3.50%~53.50%, 微结构尺寸变化可控制在5 μm 以下。本文研究成果对提高平板微塑件平整精度有借鉴作用。

为进一步提高聚合物复合材料热导率, 采用多尺度数值预测法研究了微注塑聚酰胺/碳纤维（PA66/CFs）散热器内部CF的流动诱导取向及其对制品热导率的影响规律。首先, 利用Moldflow获取CF取向张量, 并以Comsol Multiphysics构建与之对应的复合材料微元胞。利用正交实验法研究熔体温度、模具温度、最大注射压力及注射流率对微散热器热导率的影响。然后, 对预测数据进行分析获得最优注塑参数组合。最后, 对优化结果进行模拟实验, 验证了多尺度数值预测法的有效性。结果显示：上述各参数重要程度由大到小依次排列为熔体温度、注射流率、最大注射压力和模具温度; 最佳组合为熔体温度360 ℃、模具温度70 ℃、最大注射压力220 MPa及注射流率3×10–4 cm3/s。 另外, 流动诱导热导率变化最大值达0.36 W/(m·K), 为基体热导率的1.5倍。得到的研究结果为从工艺调控的新角度来改善聚合物复合材料的导热性能提供了理论依据与数据支撑。