發(fā)布時間：2024-06-10 23:48

　　因表面失穩(wěn)形成的周期結構由于其優(yōu)良的力學、光學和熱學性能,在柔性電子、光學調控、材料性能測試等眾多領域具有廣闊的應用前景,已引起學界和工業(yè)界的廣泛關注。目前,大部分表面失穩(wěn)研究都是針對均質軟材料或薄膜/均質軟基體系統(tǒng),而對功能梯度軟材料或薄膜/功能梯度軟基體系統(tǒng)的表面失穩(wěn)行為研究甚少,但是,實際系統(tǒng)中又往往包含功能梯度軟材料,例如經表面處理的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、人體皮膚等。本文結合理論、有限元與實驗,研究了功能梯度軟材料和薄膜/功能梯度軟基體系統(tǒng)表面失穩(wěn)行為,系統(tǒng)分析了材料屬性和幾何參數對表面失穩(wěn)臨界條件的影響,并探究了后屈曲形貌演變規(guī)律,這些結果為精確調控功能梯度軟材料和薄膜/功能梯度軟基體系統(tǒng)表面失穩(wěn)形貌提供了科學依據。本文研究內容可歸納如下:(1)采用UV/Ozone處理的方法,制備了功能梯度軟材料:表面改性PDMS。以該材料為研究對象,提出均質軟材料保護層概念,并借助原子力顯微鏡(AFM),測試了梯度軟材料楊氏模量。發(fā)現(xiàn)經過UV/Ozone處理的PDMS是一種典型的功能梯度軟材料,其楊氏模量隨深度變化而變化,并呈現(xiàn)指數衰減模式�；�于微納工藝并借助膠帶轉印技術實現(xiàn)單晶硅條...

【文章頁數】：92 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１自然界表面失穩(wěn)現(xiàn)象：（ａ）植物瓜果波紋狀表皮⑵；（ｂ）動物皮膚褶皺Ｉ３】；（ｃ）??大腦皮層溝壑（ｄ）消化道表面絨毛⑴??最原始、最常見的軟物質莫過于構成生命體的軟組織

最原始、最常見的軟物質莫過于構成生命體的軟組織。因此生命組織中的表??面失穩(wěn)最為常見，且形貌最為復雜：動植物屈曲表皮［２＊３，６－９】、大腦皮層［４，ＩＱ＿１２］、??消化道絨毛、氣管、食道【５，１３，｜４】等，如圖１－１所示。生命體中失穩(wěn)表面的形成原??１??

圖１－２薄膜／基體系統(tǒng)單向受壓表面失穩(wěn)形貌圖［１６］：?Ｕ）折痕形貌；（ｂ）分層屈曲形貌；（ｃ）??屈曲形貌；（ｄ）凸脊形貌；（ｅ）雙周期形貌；（ｆ）疊痕形貌??

應變不協(xié)調，當這種不協(xié)調積累到一定程度后，原本平整的表面發(fā)生失穩(wěn)形成各??種不同的形貌：（１）折痕�；�體表面有尖銳的自接觸折痕，折痕塌陷使得表面出??現(xiàn)局部溝壑，如圖１－２?（ａ）所示（２）分層屈曲。表面波紋與軟基體脫離而??形成屈曲，如圖１－２?（ｂ）所示［１５］；?（３）屈曲....

圖１－４表面失穩(wěn)在光學調控中的應用：（ａ）微結構形成的結構色ｆ２５】；（ｂ）表面屈曲波紋衍??射光柵（ｃ）形狀記憶聚合物微結構陣列［２７］；?（ｄ）可調控的透光薄膜Ｉ２８］；?（ｅ）可調控的??透光薄膜［２９］；??４??

在柔性基體上，橋結構導線與軟基體弱鍵合，當軟基體預拉伸釋放后，橋結構導??線失穩(wěn)出現(xiàn)分層屈曲，剛性島結構基本不變形。島橋結構能夠確保電子器件的性??能在各種荷載作用下不受影響，如圖１－３?（ｃ）所示。??（ａ）??ｍｉｍ??（ｂ）?（ｃ）??—ｇｗ??（ｄ）?（ｅ）??ｕｖｏ??....

圖1-5表面失穩(wěn)在材料性能測試中的應用

浙江大學博士學位論文?第一章緒論??光學調控。如圖１－４?（ａ）所示，植物表面（例如花瓣、果皮、樹葉）微結構??給植物帶來了繽紛色彩在這些微結構中不乏規(guī)律的褶皺形貌，這些褶皺結??構形成衍射光柵結構，從而形成了“結構色”［２５，３１］。Ｈａｒｒｉｓｏｎ等針對硬薄膜／軟??基體系統(tǒng)....

本文編號：3992080