超声辅助微注塑作为新型微尺寸聚合物器件加工方法旨在通过超声振动的作用提升聚合物熔体的流动性能和填充能力,提高微尺寸器件的成型完整性。目前超声辅助微注塑方法对微尺寸聚合物器件填充质量的提升效果已经通过实验研究的方法得到证实,但是在成型阶段超声振动对熔体填充性能和聚集行为的具体影响机制尚不明确。针对目前超声辅助微注塑方法在成型过程中机理不明的问题,开展了超声振动作用下聚合物熔体流变特性、壁面滑移行为和聚集行为的研究。建立并分析了超声振动作用下熔体流变特性理论模型、壁面滑移理论模型和非等温结晶理论模型,搭建了相关实验系统并进行了成型机理的实验研究,通过数值仿真和实验研究的结果分析超声辅助微注塑成型过程中最主要的填充流动和聚集成型两方面机理。研究结果表明:(1)在超声辅助微注塑填充流动过程中,超声振动通过能量储存和能量损耗两方面作用改变了聚合物熔体流变特性,并在微型腔填充流动过程中降低熔体粘度、提升熔体粘度分布均匀性、提高熔体流速和速度梯度进而提高了微尺寸聚合物器件成型质量。(2)在超声辅助微注塑填充流动过程中,超声振动促进壁面处高分子链的脱离和壁面层内高分子链的解缠,进而使得两种壁面滑移原理对应的临界剪切应力均降低。超声振动作用下更易发生的壁面滑移行为降低了熔体的表观粘度,使得填充过程中熔体具有更好的流动性和微型腔填充能力,尤其是在流动前沿和微结构边缘区域的填充能力。(3)超声振动通过对熔体流变特性和壁面滑移行为两方面的综合影响提升了微型腔内熔体填充能力并改善微尺寸聚合物器件成型质量。在超声辅助微注塑填充流场低剪切速率区域内,超声振动对熔体流变特性产生影响并改善其填充流动性能;在高剪切速率区域内,超声振动改变熔体流变特性的同时通过促进壁面滑移行为的发生进一步提升熔体的填充流动性能。(4)超声振动可以通过提高结晶生长速率和破坏晶体结构两方面对半结晶聚合物的结晶聚集行为产生影响,且存在获得最高结晶度的最优超声振动激励电压值。同时,在结晶度对应的最优超声振动激励电压值处,微尺寸聚合物器件也表现出最高的硬度和弹性模量。通过实验证明,聚合物材料的微观结晶形态对其材料性能具有重要的影响,对于超声辅助微注塑成型聚合物器件的材料性能,超声振动作用下结晶区微观形态相比于非晶区微观形态起到更显著的作用效果。