中文摘要：

纳结构零件在光学、生物医疗、信息存储等领域的广泛应用促进了其纳米制造技术的发展，其中纳注射成型技术以低成本、批量化、高精度生产等优势成为其主要生产技术之一。在纳米尺度下尺度效应明显，表面效应增强，流体充填问题是影响产品质量的关键问题，目前大部分成果是基于实验研究的定性分析，离多元化工业生产的理论指导还存在一定距离。本项目拟运用粗粒分子动力学理论建立聚合物纳流体的数值分析模型，研究纳通道中聚合物纳流体的流变特性；进而结合粗粒分子动力学和计算流体动力学方法建立聚合物流体的多尺度数值模型，并将纳注射成型中模具温度、熔体温度、保压压力等工艺参数均引入数值模型，研究纳注射成型中纳结构零件的充填流动机理，探明在不同注射成型工艺条件下聚合物流体在多尺度的复杂通道中的流动规律和流变特性；并结合工艺实验对纳注射成型中流体充填的基础理论问题进行先导性研究，为纳结构零件的高精度、批量化生产提供理论和应用基础。

结论摘要：

纳结构零件在光学、生物医疗、信息存储等领域的广泛应用促进了纳米制造技术的发展，其中纳注射成型技术以低成本、批量化、高精度生产等优势成为其重要生产技术之一。经过三年的不断努力，顺利完成了项目预期的各项研究内容。本项目研究了纳结构零件在注射成型中的充填规律和多个尺度下聚合物熔体的流变特性等关键科学问题。采用连续介质理论模拟了熔体前沿在微纳结构处的滞留现象；结合分子动力方法分析了充填过程的形态演变，揭示了充填过程中聚合物分子的运动规律，探明了聚合物-金属原子界面作用的影响机制。研究了聚合物粗粒化建模方法，利用谐波函数、Lennard-Jones作用势表征势能关系，获得粗粒化模型及初始参数；通过高斯拟合和玻尔兹曼变换逐步迭代，修正粗粒化力场参数获得了行之有效的粗粒化模型及对应力场参数。设计并搭建了聚合物微纳制造实验系统。系统集成了精密电铸成型和微纳注射成型技术，结合电加热/油冷却变模温技术和型腔抽真空技术，实现了纳米结构的金属化复制和聚合物微纳米结构的高效成型。采用实验方法，揭示了多尺度微纳结构注射成型的充填机理，结合抽真空、变模温等辅助技术解决了结构的复制缺陷，探明了保压作用、模温、熔温以及注射速率等关键参数对微纳结构的影响规律，掌握了纳米结构零件注射成型的关键技术。采用注射成型技术实现聚合物纳米结构的批量化制造，探明了不同成型参数、几何结构以及不同成型区域的纳米结构表面浸润特性。本项目作为纳注射成型共性理论的先导性研究，为纳结构零件的高精度、批量化生产提供理论和应用基础。