本文依据热力学非平衡理论,在注塑赋形的同时向共混体系引入负熵流,引发的系统内的热流与物质流,利用聚合物间热运动能力的差异,自组织形成相分离梯度结构,然后急速冷却固化成型。自行设计非平衡射出成型模具与调控装置,通过调控装置改变型腔热力学状态;通过多次非平衡射出试验和ANSYS有限元仿真模拟,探索了非平衡射出成型精密调控技术,使用该技术进行非平衡射出成型实验,自组织制备了聚合物基梯度材料。利用该特定设备,结合非晶/非晶、非晶/结晶和非晶/金属不同组合的聚合物共混体系,考察了注射成型时,模具型腔内的自组织现象。非晶体系的聚苯乙烯（PS）和热塑性聚氨酯（TPU）,在注射成型阶段,从环境引入一个稳定且足够大的负熵流,引起共混体系内部耗散,注射的PS/TPU熔体从无序的均相自组织转变为有序的梯度结构。选择性制备了传统均一结构和梯度结构。通过ATM-FTIR、SEM对试样表面及断面进行表征。结果表明,型腔热力学状态为平衡态时注射成型,共混体系自组织形成最无序的均一结构;而在非平衡状态时注射成型,型腔内熔体在负熵流方向自组织形成了PS富集在能量流出的低温侧,TPU则富集在能量流入的高温侧的梯度结构,相分离程度与负熵流强度和作用时间正相关,热力学平衡状态是影响梯度结构形成的根本因素。非晶/结晶体系的聚苯乙烯（PS）和聚酰胺6（PA6）,在注射成型阶段调控型腔的热力学状态,制备了传统均一结构和多种条件的梯度结构。通过ATM-FTIR、XRD和SEM对试样表面及断面进行表征分析。结果表明,在负熵流的作用下,共混体系形成了梯度结构。在负熵流强度和作用时间之外,聚合物的粘度对相分离也有着重要影响,粘度总是阻碍着熔体物质的移动,调控好聚合物的粘度有利于相形态的控制。PA6的结晶度随断面的组成变化呈现梯度分布规律,在负熵流流入侧结晶度较高,在负熵流流出侧结晶度较低。非晶/金属体系的聚苯乙烯（PS）和锡铅合金（Sn-Pb）,在注射成型阶段调控型腔的热力学状态,制备了传统均一结构和多种条件的梯度结构。通过金相显微镜、SEM对试样表面及断面进行表征分析。结果表明,在负熵流的作用下,共混体系形成了梯度结构,相分离程度与负熵流强度和作用时间正相关。由于密度和粘度的差异,重力对金属有较明显的向下的作用力,可以通过变化负熵流的作用方向对重力因素进行合理调控。图47幅,表7个,参考文献113篇。