板狀SMP膜-基自組裝結(jié)構(gòu)熱力學(xué)模型及失穩(wěn)形貌調(diào)控.pdf

1、薄膜-基體復(fù)合結(jié)構(gòu)一般是通過在工作體或載體上覆蓋一層或多層有特殊作用的物質(zhì)，從而使其具有特殊的功能。但已有研究主要存在以下不足:目前研究的膜基結(jié)構(gòu)自組裝功能往往都是單向的，即結(jié)構(gòu)通過外界刺激可以實現(xiàn)從光滑表面到形成復(fù)雜表面屈曲斑圖的演變，但很難實現(xiàn)自發(fā)的從復(fù)雜表面屈曲形貌逆向變化到光滑表面結(jié)構(gòu)，這在很大程度上限制了該體系的潛在工程應(yīng)用范圍。本文提出利用具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的形狀記憶聚合物組成膜基復(fù)合板，通過計算機數(shù)值分析來模擬從光滑表

2、面到結(jié)構(gòu)失穩(wěn)屈曲，再恢復(fù)到光滑表面的雙向可逆轉(zhuǎn)變。然后通過大量的數(shù)值模擬，研究基體厚度、薄膜厚度、膜基彈性模量比對其屈曲形貌的影響，定性分析了屈曲形貌的控制因素。相關(guān)研究成果對實現(xiàn)形狀記憶聚合物多功能化和促進其在表面工程科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)基體厚度在大于一定值后對屈曲波形的臨界應(yīng)變及波長均無影響，因此屈曲波形的形貌跟基體的厚度無關(guān)。
　　(2)薄膜厚度對膜基結(jié)構(gòu)失穩(wěn)屈曲的臨

3、界應(yīng)變無影響，這與理論公式中沒有薄膜厚度這一項的結(jié)果一致，即驗證了理論臨界應(yīng)變公式的合理性。
　　(3)膜基結(jié)構(gòu)屈曲波形的臨界波長與薄膜厚度大致呈線性關(guān)系，與理論公式一致，且模擬結(jié)果與理論解的誤差較小，可以根據(jù)理論公式通過調(diào)整薄膜厚度來改變波長，進而在一定的長度內(nèi)改變波數(shù)，從而完成對屈曲形貌的調(diào)控。
　　(4)根據(jù)臨界應(yīng)變理論公式的合理性，可以通過膜基材料彈性模量比來預(yù)測失穩(wěn)屈曲的臨界應(yīng)變。
　　(5)可以通過調(diào)整彈性