随着微工程技术的迅速发展,产品微型化的趋势越来越明显。具有微结构的制品在诸如通讯、信息技术、医疗保健、汽车行业和消费品领域的重要性日趋显现。微注射压缩成型(μ-ICM)将微注塑和纳米压印2种技术有机结合,在高效、高精度、批量和低成本的生产中应用广泛。本学位论文结合理论和实验的方法,深入研究和比较3种聚合物熔体高剪切速率下的流变性能,研究μ-ICM加工参数对2种材料表面微结构复制性能的影响,并制备表面具有高纵横比(AR)复杂仿生微结构的大尺寸样品,分析表面微结构的形成机理、黏附特性及润湿状态和力学性能的稳定性。采用背压可调的毛细管流变仪测得聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)高剪切速率下的剪切黏度。通过系统地分析毛细管流中的末端效应、压力依赖效应和耗散热效应这3种重要效应,比较3种熔体的流变性能。剪切速率分别为1.6×105、8.0×105和2.8×106 s-1时,PS、PP和LLDPE熔体开始呈现显著的末端效应,3种熔体按照总效应大小排序与剪切黏度的压力系数(βBarus)排序一致,而βBarus与聚合物分子结构的复杂程度相关,由此可推断,对较复杂分子结构的聚合物,经完全修正和未经修正的剪切黏度之间呈现较大的偏离程度。PS熔体在剪切速率高于105 s-1时耗散热效应就开始超过压力依赖效应并占主导地位。LLDPE熔体黏度最高,且其对剪切速率、压力和温度的敏感性最弱。研究了熔体温度、注射速度、模具温度、模具压缩力和模具压缩速度5个μ-ICM加工参数对PP和LLDPE样品表面微结构复制性能的影响。结果表明,模具温度对这2种材料微结构复制性能的影响最为显著,注射速度和模具压缩力对PP样品表面微结构AR的影响比对LLDPE的明显,熔体温度对LLDPE样品表面微结构的AR影响较大。即使在较高的熔体温度下,所复制的LLDPE样品表面微结构的AR仍明显比PP的小。采用μ-ICM技术,以单步模板法制备表面具有微结构的PP大尺寸样品。以2种目数不同的筛网为模板,制备的样品表面呈现由微棱和高AR的微锥体构成的双级复合微结构;构建由上述2种筛网与2种孔径不同的冲孔板叠加而成的4种模板,制备的样品表面呈现由均匀分布的微柱和其顶面的上述双级复合微结构构成的三级复合微结构。这6种表面的水接触角(CA)均高于150°,滚动角(RA)在5.5°至大于90°之间变化(即黏附性可在大范围内调节)。总之,通过改变微结构的尺寸、形状和排布方式,可获得具有不同黏附特性的超疏水表面。采用μ-ICM技术,提出一种快速和柔性的方法批量制备表面具有微拓扑结构和逐级可调水黏附特性的仿生超疏水PP大尺寸样品。在μ-ICM过程中,涂覆在模板上的二氧化硅纳米粒子(SNPs)被转移到熔体中,并牢牢附着于微结构表层,赋予表面亚微米或微米粗糙度,形成多层次微结构。附着于具有高AR的微结构表面上亲水和疏水SNPs分别赋予超疏水表面极高的(花瓣效应)和极低的(荷叶效应)黏附特性。附着有混合(亲水和疏水)SNPs可使表面上的疏水状态向超疏水状态转变,同时具有中等的黏附。所制备的超疏水PP表面上宽范围逐级可调的水黏附特性归因于表面几何微拓扑结构与SNPs固有属性的相结合。采用μ-ICM技术,首次提出一种快速制备表面具有T形微结构PP样品的方法。由于重力效应的存在,倾斜表面上的水滴在累积至一定体积时会从微结构表面上滚落。有趣的是,在所制备的表面上的RA与特定水滴的体积之间存在二次函数关系,这意味着在微结构表面上可实现液滴的定量收集和无损输送。同时,该表面上仍具有自清洁效应。通过液滴压缩测试和样品浸泡测试,表明样品表面上具有稳健的Cassie-Baxter状态。尤其是,位于样品表面上的液滴在被压缩成水膜(薄至0.37 mm)后仍能恢复原来的球形;将样品从染色的甲基橙水溶液中取出后,其表面仍保持“一尘不染”。采用μ-ICM技术,制备表面具有微结构的PP/POE共混物大尺寸样品。POE的加入使其CA得到不同程度的提高。而且,在样品表面受磨损时,POE不仅提高了表面微结构的韧性,而且增加了表面与砂纸之间的摩擦力,较大的摩擦力有利于在与砂纸上的微米尺度的碳化硅磨料接触的微结构顶面形成二级结构。经100 cm磨损后的PP/POE样品的微结构表面仍能维持超疏水状态,同时具有稳健的Cassie-Baxter状态。