国家确立的战略性新兴产业中的生物医学、可穿戴电子设备等多个领域对于微/介观尺度的聚合物基周期性表面微结构有着广泛需求,其制造问题也一直备受关注。课题组提出的利用声表面波激励下光敏液膜表面的毛细波变形结合紫外光固化的微结构阵列的“声模”微成形制造方法,具有制造周期短、无需使用实体模具等优点,成为聚合物基微结构阵列制造的新途径。然而,当前尚缺乏关于聚合物基微结构阵列的声模成形制造机理分析与局域化成形研究。因此,本文在国家自然科学基金项目“智能假肢手抓取过程中的滑移产生机理及其检测技术研究”(编号:51575485)和浙江省杰出青年基金项目“智能机器人的全柔性多模态触觉感知系统设计及共融交互研究”(编号:LR19E050001)的资助下,借助二阶微扰动理论,研究了声表面波激励下流体相界受力分析与物理场建模,分析了声表面驻波作用下的光敏液膜变形机理。并且提出了声模辅助微结构局域化成形方法,并采用不同波导与表面波激励参数下的有限元结果与实验结果进行验证。本论文的主要研究内容如下:第1章:本章阐述了本论文的研究背景及意义,综述了国内外关于聚合物基微结构阵列的制造方法、以及声场作用下流体物理场及液面变形建模的研究现状,总结了目前研究所存在的问题,提进而出了本论文的研究内容以及框架结构。第2章:分析了聚合物基微结构阵列的声模成形制造方法,并通过声场作用下液面的稳态变形对声模微成形制造过程进行简化;研究了光敏液膜相界的受力情况,采用微扰动理论对液膜建立有限元模型,求解了液膜内部一阶声压与二阶声流场分布,阐述了声表面波产生的声辐射力与流体动压力、与表面变形产生的表面张力与重力之间存在平衡关系,分析了光敏液膜在声表面驻波驱动下的变形机理。第3章:开展聚合物基微结构阵列的声模成形实验研究,首先进行了声表面波换能器的设计与制造,完成了声模微成形制造系统的搭建;其次,通过开启不同对数的换能器在光敏液膜内可激发出不同的声压场分布,从而可实现不同形貌微结构阵列的成形制造;其制造结果表明,第2章建立的理论模型可以实现微结构表面形貌的准确预测。第4章:针对微结构阵列成形区域不可控的问题,提出了基于波导微结构设计的声场调控及局域化声模成形方法。通过对波导微结构与表面波器件建立有限元的仿真模型,在时域上采用压电耦合与声结构耦合分析了声表面波在波导微结构内的传播过程与光敏液膜内声压的分布规律,之后基于第2章建立的理论模型,研究了波导微结构对液膜变形及微结构阵列分布的影响。第5章:开展了聚合物基微结构阵列的局域化声模成形实验研究,首先,设计并制造了不同大小和形状的波导微结构,并将其装载集成在声表面波换能器上;其次,进行了不同波导微结构与表面波激励参数下的微结构成形制造实验。制造结果表明,所提出的局域化成形方法可以有效控制微结构成形的区域,且制造结果与数值结果呈现较好的一致性,同时波导结构不会改变微结构的形貌与周期。第6章:总结了论文的主要研究工作,并展望了未来的研究工作。