随着仿生技术的发展,人们认识到荷叶、玫瑰花瓣、蝴蝶翅膀、蚊子复眼等表面优秀的疏水特性与其微结构和表面物质化学组成密切相关。由于疏水性功能表面在实现材料自清洁、防腐、除冰、减阻等方面有非常广阔的应用前景,因此,近几年,其制备与构建技术成为国内外研究热点。超声精密压印技术是近几年才受到关注的一项材料表面功能性微结构制备技术,具有成型效率高,能耗低,热影响区小等优点,然而目前该技术在疏水性微结构的制备方面的研究和应用尚不深入。研究以表面润湿理论为基础,采用激光加工技术在铝合金板材表面制作了一系列不同尺寸的疏水性微结构点阵,并利用该表面作为压印模具,采用超声压印技术将金属表面的疏水性微结构“转印”到PET聚合物薄膜表面,旨在考察超声压印技术主要工艺参数对PET表面疏水性结构复制比和疏水性的影响规律,建立工艺优化和疏水性预测的一般方法,同时建立疏水性模具设计的基础指导。为此开展了如下研究工作:(1)基于Wenzel模型和Cassie模型,分析了铝合金板材表面不同尺寸线柱体、圆柱体、立方体微结构点阵疏水性变化规律,在此基础上,选用立方体微结构,利用激光加工技术试制了一系列不同尺寸的疏水性微结构点阵,通过接触角测试考察不同几何参数下的表面疏水性的变化规律,结合实验和理论分析,判断Wenzel模型和Cassie模型的适用性。(2)以Branson 2000X超声波塑料焊接机为核心,搭建了精密超声压印实验系统,设计了模具安装台和PET聚合物薄膜压紧机构,针对0.5mm厚的PET薄膜开展了一系列压印实验,通过观测PET薄膜表面的疏水性和微结构“复制”情况,考察超声压印力、压印时间、保压时间三个主要工艺参数的影响规律。(3)利用三因素五水平正交实验法,开展不同疏水结构模具最优工艺参数分析研究,综合极差分析和方差分析(AVOAN),旨在评价各工艺参数对压印试件表面疏水性的影响程度,建立最优工艺参数组合。(4)分析压印过程中模具和压印试件间的结构互补特点,考察模具疏水性和PET压印试件疏水性间的一般规律,建立模具表面疏水性结构设计的基础指导。(5)采用BP和RBF神经网络方法构建压印试件表面疏水性预测模型,实现不同工艺参数组合下试件接触角的预测,同时分析比较了两类网络的预测性能。