随着光电子技术的不断发展、创新与融合,对以集成电路、光伏和平板显示制造为核心代表的光电晶体基片制造加工精度提出了越来越高的要求,不断挑战精密加工的极限。只有不断实现更低损伤、更光滑表面的高效低成本加工,才能满足当今信息技术产业高速发展的要求。因此,需要不断地探索新的高效超精密平坦化加工技术。基于电场和磁场效应的电流变抛光和磁流变抛光是分别通过电流变液和磁流变液在外加电场和磁场作用下流变粒子定向排序形成具有粘弹性的抛光工具进而对工件表面进行材料去除的加工方法。即便使用高硬度的金刚石磨料也能够获得表面质量很高的工件抛光表面形貌,既保证加工时具有较高去除效率,同时也不因使用硬磨料而造成亚表面损伤。因而能够高效去除上一道加工工序所造成亚表面损伤层,进而实现光电晶体基片的近零亚表面损伤,是解决光电晶体基片超光滑平坦化的有效加工工艺方法。本文基于电磁复合流变抛光技术,研究新型电磁双相复合粒子的制备方法,优化电磁复合流变抛光液的组分并建立电、磁流变性能与电磁复合流变抛光去除率间的材料去除模型,具体研究内容及结果如下:首先,基于电流变效应与磁流变效应的产生原理,选择合适的介电材料与磁性材料,根据电流变材料和磁流变材料的物理、化学特性,采用合适的化学合成方法组合在一起,成功制备出多种内核具有磁流变效应而外壳具有电流变效应的电磁双相复合粒子:不同外壳厚度的二氧化硅型复合粒子、以微薄二氧化硅壳层为衬底的不同晶型二氧化钛型复合粒子以及以微薄二氧化硅壳层为绝缘层的不同粒径金刚石微粉型复合粒子,并通过拉曼、SEM、EDS、XRD、激光粒度仪等手段对其进行表征,验证了外壳层的成功包覆、粒度变化以及晶型转变等。其次,将电磁双相复合粒子配制成电磁复合流变液,并采用配有电流变模块和磁流变模块的MCR302对其电、磁流变性能进行检测。结果表明,自主制备的电磁复合流变液均具有良好的电、磁流变性能,其中二氧化硅型与二氧化钛型由于壳层的影响,磁流变性能较单纯的羰基铁粉型磁流变液有所减弱,但具有比普通四氧化三铁型电磁复合流变液更优异的电流变性能。而金刚石微粉型由于表面呈麻点状分布的不规则金刚石微粉,增强了粒子间摩擦力,大大提高了电、磁流变剪切应力,弥补了因为壳层导致的电、磁剪切应力减弱。二氧化硅型、二氧化钛型和金刚石微粉型在励磁电流为3A时,磁剪切应力分别为3735 Pa、3657 Pa和4104 Pa;在电压为2500 V时,电剪切应力分别为73 Pa、119 Pa和276 Pa。最后,在电磁复合抛光装置上对熔融石英玻璃分别在单一电场、单一磁场、电磁复合场下进行抛光,结果表明:在单一电场下,抛光效率远低于单一磁场以及电磁复合场下的抛光效率;在单一磁场作用下虽然能获得较高的去除率,但在梯度磁场的影响下,加工轮廓出现典型的W型轮廓,轮廓高度差较大;在电磁复合场作用下,材料去除率最小的圆心位置与材料去除最大的最低处之间的高度差更小,可以获得表面更均匀平坦化的加工表面。相比于磁流变抛光,电磁复合流变抛光后,表面轮廓高度差最高可从8μm降至2.5μm,改善了68.75%。