聚合物超声波塑化成型技术的研究现状及发展趋势

蔡宇凡，车政贤，孙任午，杨苑铎，敖三三，李洋（天津大学材料科学与工程学院）

摘要：在工业、医疗与电子等领域对微型零件需求日益增长的背景下，传统微成型技术因效率低、能耗高、精度不足等问题亟待突破。超声波塑化成型技术通过高频超声振动实现聚合物熔融与成型，具有塑化能耗低、材料浪费少、成型精度高等优势，为聚合物微部件制造提供了新路径。综述了超声波塑化成型技术研究进展，梳理该技术方法、设备原理、产热机理与工艺参数影响规律，并对其应用潜力进行了介绍。现有研究指出该技术的产热机理包括界面摩擦生热、粘弹性生热和超声波空化效应，但三者协同作用机理有待进一步研究。超声波塑化成型质量涉及超声振幅、成型时间、注射压力、模具温度等多参数耦合作用影响，目前多以经验试错的方式对工艺进行优化，尚缺乏系统的多物理场仿真工具开展工艺优化。该技术已在精密药物输送装置、微流控设备、智能定制植入物等领域展现出良好应用潜力，未来亦在纤维增强聚合物制备方面有强大发展潜力。

关键词：聚合物；超声波塑化成型；产热原理；工艺参数