摘要
微纳加工技术在现代精密制造领域中发挥着至关重要的作用，其表面质量直接影响器件性能与可靠性。为满足日益严苛的应用需求，本研究聚焦于微纳加工中的表面质量控制与优化问题，旨在通过系统化的分析与实验探索，提出有效的解决方案以提升加工精度和表面完整性。研究结合理论建模、数值仿真与实验验证，深入探讨了不同加工工艺参数对表面粗糙度、残余应力及微观形貌的影响机制，并引入先进的在线监测技术以实现对加工过程的实时反馈与调控。基于此，开发了一种集成多物理场耦合分析的优化算法，能够针对特定材料和工艺条件生成最优参数组合。实验结果表明，该方法可显著降低表面粗糙度约30%，同时有效减少亚表层损伤，从而改善器件的功能特性与使用寿命。此外，本研究提出的表面质量评估体系具有普适性，可推广至多种微纳加工场景。研究成果不仅为微纳加工领域的表面质量控制提供了新思路，还为高端制造产业的技术升级奠定了重要基础。
关键词：微纳加工；表面质量控制；多物理场耦合；在线监测；优化算法
Abstract
Micro-nano manufacturing technology plays a crucial role in modern precision manufacturing, where surface quality directly affects the performance and reliability of devices. To meet increasingly stringent application requirements, this study focuses on the control and optimization of surface quality in micro-nano processing, aiming to propose effective solutions for enhancing processing accuracy and surface integrity through systematic analysis and experimental exploration. By integrating theoretical modeling, numerical simulation, and experimental validation, the study thoroughly investigates the influence mechanisms of various processing parameters on surface roughness, residual stress, and micro-topography, while incorporating advanced online monitoring techniques to enable real-time feedback and regulation of the processing procedure. Based on these findings, an optimization algorithm incorporating multiphysics coupling analysis has been developed, capable of generating optimal parameter combinations tailored to specific materials and processing conditions. Experimental results demonstrate that this approach can reduce surface roughness by approximately 30% while effectively minimizing subsurface damage, thereby improving the functional characteristics and service life of devices. Additionally, the surface quality evaluation system proposed in this study exhibits broad applicability and can be extended to various micro-nano processing scenarios. The research not only provides new insights into surface quality control in the field of micro-nano processing but also lays an important foundation for technological upgrades in high-end manufacturing industries.
Keywords：Micro-Nano Fabrication; Surface Quality Control; Multi-Physics Coupling; Online Monitoring; Optimization Algorithm
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 微纳加工表面质量的研究背景与意义 1
(二) 表面质量控制与优化的研究现状分析 1
(三) 本文研究方法与技术路线设计 2
二、表面质量影响因素分析 2
(一) 微纳加工中的材料特性影响 2
(二) 加工工艺对表面质量的作用机制 3
(三) 环境条件对表面质量的干扰分析 3
三、表面质量检测与评估方法 4
(一) 高精度表面形貌测量技术 4
(二) 表面粗糙度与缺陷的定量评估 4
(三) 基于数据驱动的质量评价模型构建 5
四、表面质量优化策略研究 6
(一) 工艺参数优化的设计与实现 6
(二) 表面改性技术的应用与效果分析 6
(三) 质量控制系统的开发与验证 7
结 论 8
参考文献 9
