[0006] 基于上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于相场模型的电场诱导聚合物表面微结构可控成形机理进行研究的方法，其为聚合物表面微结构材料加工作技术指导。
[0007] 本发明采用以下技术方案：基于相场模型的聚合物表面微结构可控成形机理研究方法，包括步骤：
[0008] S1、将样本即聚合物材料放入一定温度下加热使其达到熔融状态；
[0009] S2、对熔融状态下的聚合物施加电场，通过图形化电极板、设置不同电场强度，诱导聚合物表面微结构成形为各式阵列结构，得到不同时段的聚合物表面微结构形态变化状况；
[0010] S3、建立电场诱导聚合物表面微结构的系统模型；
[0011] S4、对模型中的微分方程进行编译得到仿真数据，并将仿真数据导入可视化软件中进行图像显示，得到相应的模拟仿真结果。
[0012] 作为优选方案，步骤S1中，包括以下步骤：
[0013] S1.1、将所述样本均匀涂抹至试验台表面，进行预固化；
[0014] S2.2、通过加热装置对所述样本加热至相应玻璃化温度以上，使其达到熔融状态。
[0015] 作为优选方案，所述玻璃化温度为70℃‑150℃。
[0016] 作为优选方案，步骤S2中，施加电压范围为50V‑500V。
[0017] 作为优选方案，电场诱导时间为0.2h‑3h。
[0018] 作为优选方案，步骤S3中，系统模型包括多种能量和多种动力。
[0019] 作为优选方案，所述能量包括化学能、表面能、电能、热能。
[0020] 作为优选方案，所述动力包括扩散、迁移、粘性、降解。
[0021] 作为优选方案，步骤S3中，系统模型的构建过程：
[0022] 确定模型体系初态，包括环境状态、粒子坐标，推导出电场、温度场共同作用下聚合物微结构可控成形数学模型中的系统总自由能表达式：
[0023]
[0024] G代表的是系统的总自由能；
[0025] 在此方程中，f(c)所表达的物理意义是局部自由能，它是一个关于相场变量c的函数，相场变量c代表聚合物材料， 表示的是表面能，其中h表示的是系统的梯度能系数， 是外加电场提供给系统的静电能，其中φ表示的是系统中外加电场的电场强度，ε0表示真空介电常数，εr表示聚合物的介电常数，εr(c)表示聚合物的介电常数和空气介电常数的线性插值；
[0026] 当介电介质中没有自由电荷时，电势满足：
[0027]
[0028] 聚合物分子发生扩散迁移运动的驱动力是由体系化学势能μ提供的，化学势能μ与系统总自由能G存在如下的函数关系：
[0029]
[0030] 而聚合物分子扩散迁移的驱动力Fd又等于体系化学势能的 变换：且化学势能μ与相场变量的扩散通量J之间的关系可以表示为： M表示的是设定温度下的聚合物分子的迁移率；
[0031] 基于Cahn‑Hilliard非线性方程并联合质量守恒定律：
[0032]
[0033] 结合聚合物原子扩散通量J的表达式，考虑聚合物熔融状态下黏度影响，对流通量由c·v给出，其中v表示流速，相场变量c的状态演化方程推导如下：
[0034]
[0035]
[0036] 用特征速度Vc、特征长度Lc、特征时间tc＝Lc/Vc归一化控制方程，电势φ采用公式进行处理，在聚合物表面区域有 而表面能的意义可以用Cahn系数来描述，通过公式 求得，Pe＝VcLc/(M0f0)反映了扩散时间尺度和对流时间尺度的比率，结合公式(5)和公式(6)得到电场诱导聚合物表面成形的变量c的控制方程：
[0037]
[0038] 结合聚合物表面分子的扩散迁移过程，将偏微分方程式(5)变形为：
[0039]
[0040] 将式(8)移项变形为 为变形后方程中的线性部分， 为变形后方程中的非线性部分，其中，μ′为化学势能μ的线性部分，对于线性部分μ′，令 经过上述处理之后，公式(7)将变化为如下形式：
[0041]
[0042]
[0043] 在求解过程中，A定义为常量，采用傅里叶变换对公式(9)进行转化推导，得到的表达式如下：
[0044]
[0045] 作为优选方案，步骤S4中，通过C语言进行编译，所述可视化软件为TECPLOT。
[0046] 本发明的有益效果是：
[0047] 1、本发明首次利用实验研究与仿真模型于一体的方法对电场诱导聚合物表面微结构可控成形进行机理研究。
[0048] 2、本发明利用仿真模拟电场诱导聚合物表面微结构成形的动态过程，能够更加直观的观察聚合物表面结构的成形变化，研究电场形状、参数、空气间隙、聚合物薄膜厚度等对实验的影响，从而提出一种加工聚合物表面微结构的新思路。
[0049] 3、本发明模型包含多种能量学和运动学，其中涉及了自由能和表面能，更有效地从能量角度来研究聚合物表面微结构的动态形变过程。
[0050] 4、本发明模型基于连续的相场模型，不需要显示跟踪界面的位置，大大降低了计算的复杂性。
