具有表面微纳米结构的聚合物薄膜产品在诸如光学显示、生物医学、微机电系统以及太阳能等领域得到越来越广泛的应用。卷对卷(Roll-to-roll,R2R)紫外光(Ultra Violet,UV)固化压印工艺是这类表面微细结构快速加工的有效方法,它具有成型效率高、可控性强等特点。随着这类光学薄膜应用的迅速拓展,复杂形貌、高深宽比的表面微细结构的需求越来越多,对卷对卷紫外光固化压印工艺质量要求也不断提高。由于微结构尺寸细小,成型速度快,材料充型时间较短,容易存在材料充型不饱满,造成气泡缺陷等结构缺陷。此外,在固化过程中,材料与模具之间易发生粘接现象,与固化收缩应力以及脱模的机械应力共同作用,导致微结构发生破损断裂现象。目前,对于微细型腔中材料流动充型以及脱模过程中材料的应力分布及其对加工质量的影响规律尚不明确。因此亟待开展卷对卷紫外光固化成型工艺建模及工艺规律研究,揭示材料充型流动、固化脱模中的材料流动和变形机理,为解决气泡缺陷以及结构断裂等问题提供理论基础。本文以围绕卷对卷紫外光固化压印成型工艺过程,开展了充型过程和固化脱模过程数值仿真建模以及实验研究。首先建立微细通道中紫外光固化胶材料流动充型模型,分析材料流动及其充型规律;其次,针对紫外光照固化后的紫外光固化胶材料,建立考虑模具和材料间粘接行为的脱模过程分析模型;针对成型过程中出现的气泡缺陷,以金字塔结构为案例,揭示金字塔结构中材料流动规律与气泡形成机理;最后,开展金字塔结构成型工艺研究,研究紫外光固化压印成型的工艺窗口。本文的研究主要包括以下几个方面:1)基于两相流的紫外光固化胶充型过程仿真模型根据实验测定的紫外光固化胶的流动力学性能参数,考虑温度对光固化胶粘度和流动行为的影响,利用牛顿流体N-S方程描述光固化胶的流体力学行为。考虑不同接触界面的接触行为,结合微细通道结构特点,建立基于两相流的紫外光固化工艺光固化胶流动充型过程仿真模型。利用该模型分析研究了光固化胶粘度、不同界面接触属性以及光固化胶充型速度对微结构中光固化胶充型状况的影响,为三维复杂结构的成型质量预测和控制提供了基础。2)卷对卷紫外光固化-脱模过程的建模与分析采用Ogden模型描述材料固化后紫外光固化胶的非线性应力应变力学特性。基于光固化胶固化收缩的特点,并且考虑光固化胶材料与模具之间的粘附,利用粘接单元模拟界面之间的粘接粘附现象,建立卷对卷紫外光固化脱模过程的分析模型。基于有限元模型分析了辊压速度、残余层厚度、微结构深宽比、微结构间距等参数对脱模过程中材料内部应力分布的影响规律,揭示了紫外光固化胶固化脱模中缺陷的产生机制,为微细结构设计提供指导依据。3)复杂三维结构卷对卷紫外光固化成型中气泡缺陷的产生机理针对广泛应用的微金字塔反光膜结构中产生的气泡缺陷,建立了考虑空气与光固化胶流体的金字塔结构卷对卷充型的两相流三维数值仿真模型,分析了型腔中气液两相材料在型腔中的流动特点与交互作用规律。结合成型实验结果,研究了光固化胶流入速度,粘度和压力等工艺参数对微金字塔结构中光固化材料充模及空气排出的规律,揭示了气泡缺陷的生成机理,确定了气泡缺陷的形成条件,对复杂三维结构实际加工中的气泡缺陷抑制具有指导意义。4)金字塔结构的反光膜成型实验及工艺窗口开发了一套较完备的卷对卷紫外光固化成型实验系统。针对大面积微细金字塔阵列结构反光膜的成型中的气泡缺陷,提出了量化评价指标;并基于实验设计方法(DOE),开展了反光膜成型工艺的实验研究。利用响应面法对气泡缺陷比例与气泡直径进行了分析,获得了光固化胶流入速度,粘度和压力等参数对微金字塔结构中气泡形成规律,并确定了无缺陷金字塔结构的成型工艺窗口,为大面积反光膜制造提供了技术支持。本文开展了成型过程中材料的流动过程建模、卷对卷紫外光固化脱模过程应力分析建模研究,揭示了微金字塔结构中气泡缺陷的形成机理,提出了大面积反光膜成型工艺窗口,提高了反光膜卷对卷紫外光固化成型的质量。本文的研究结果和分析方法对卷对卷紫外光固化成型复杂三维结构具有一定的指导意义。