共形承载相控阵天线兼具电磁辐射、波束扫描和散热承载等功能,是一种高集成度功能部件。一体化喷射成型烧结技术可以按顺序快速实现基板、导电通路、功能器件的打印与烧结,与传统分步制造及装配的复杂方法相比,该技术生成的部件集成度高、适应性强。一体化喷射成型烧结技术中的烧结工艺用于实现已堆积材料的固化成形,确保材料具备相应的力学特性及电性能。与常用的热烧结、微波烧结等工艺相比,闪光烧结以高功率脉冲氙灯为烧结光源,具有烧结效率高、上升温度低等优点,更适用于导电通路的烧结。然而该烧结工艺高速高能的特性、烧结参数与打印材料匹配度差会导致生成的导电图形电导率一致性差、电性能不稳定。本文以揭示闪光烧结机理、提升烧结质量为目标,从建模、仿真、控制、实验等几个环节进行研究,主要工作如下:1.建立了基于多孔介质的预烧结分析模型,分析了纳米金属颗粒墨水预烧结过程中溶剂的挥发特性,实现了烧结性能的定量分析。针对纳米银层预烧结初期的低溶质比阶段和后期的高溶质比阶段,分别建立了连续介质的强挥发模型和小孔隙多孔介质挥发模型,揭示了预烧结工艺机理。2.建立了闪光烧结过程的多尺度分析及性能预测模型,将微观纳米团簇模型分析数据应用到宏观纳米银多粒子模型中,实现了纳米颗粒烧结状态与电性能关系的定量分析,揭示了烧结工艺参数对烧结性能的影响机理。在微观尺度上,通过分子动力学模型分析纳米银团簇在变温度场下烧结状态,并通过调整团簇的晶格常数分析纳米团簇烧结特征。其次在宏观尺度中,根据热传递公式,针对不同烧结参数构建闪光烧结温度场。根据纳米银粒子烧结过程特征,基于两相流动力学模拟纳米银粒子在烧结过程中粘度变化、熔化、与相邻粒子连接形成烧结颈的质量、动量传递过程。3.提出了数据融合的烧结能量闭环调控方法,分析了表面形貌差异变化、表面温度与烧结状态的关系,实现了烧结状态监控及烧结功率优化控制。通过视觉传感器捕获反射光斑状态对样件形貌进行反馈,并结合温度分布测量方法对纳米银层烧结状态进行监控。在此基础上,根据传感器数据计算最优加权值,应用到闪光烧结参数优化方法中实现闭环烧结。4.研制了烧结质量监控及烧结能量优化控制系统。包含闪光烧结系统、温度测量系统、视觉激光扫描系统及预烧结系统。这一方法应用于微带天线和储能器件的研制。实现了阵列微带天线快速稳定的打印与烧结,对不同烧结工艺微带天线进行回波损耗对比测试,结果证明微带天线电阻率与回波损耗值呈正比。优化烧结工艺天线因其低电阻率获得了与传统工艺天线相同的电性能。与此同时在能源领域,通过优化调控闪光烧结工艺制造的集流体为离子电容器提供了超过2000次循环的稳定充放电,较定功率烧结集流体提升了一倍循环次数。