溶脹誘導(dǎo)層層自組裝多層膜的可逆性皺紋形貌.pdf

1、近年來(lái),表面起皺引起了人們極大的研究興趣。通過(guò)表面皺紋的演變來(lái)揭示應(yīng)力場(chǎng)與表面起皺的內(nèi)在關(guān)系是當(dāng)前研究的一個(gè)重點(diǎn)。本論文利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)彈性體和其表面構(gòu)筑的高分子自組裝多層膜所形成的軟硬復(fù)合體系,首次研究了該體系在溶劑溶脹誘導(dǎo)下的皺紋演變。
　　首先,通過(guò)層層自組裝技術(shù),利用聚丙烯酸(PAA)和聚乙二醇(PEG)二者的氫鍵驅(qū)動(dòng)力的作用,在PDMS上形成氫鍵多層膜來(lái)構(gòu)筑(PAA/PEG)n/PDMS雙層復(fù)合體系。加熱該

2、復(fù)合體系引起自組裝多層膜發(fā)生熱交聯(lián),膜穩(wěn)定性得以提高。與此同時(shí),熱誘導(dǎo)復(fù)合體系表面產(chǎn)生迷宮狀皺紋。其周期與自組裝膜厚呈線性關(guān)系。
　　隨后,考察熱處理后的復(fù)合體系在去離子水或酸溶液溶脹時(shí)的表面形貌變化。結(jié)果表明:隨著溶脹度的增加,其表面發(fā)生了一系列皺紋演變:從最初加熱形成的迷宮狀(a)演變到皺紋消失(b),然后到中間階段的六方點(diǎn)狀皺紋(c)和最后階段的垂直分段狀皺紋(d)。該溶劑誘導(dǎo)的皺紋也與組裝膜厚呈線性關(guān)系。重新加熱溶脹體系,

3、在去溶脹過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)皺紋又發(fā)生d→b或d→b→a,或c→b→a或c→b的演變。在上述過(guò)程中,具體發(fā)生哪種演變是由重新加熱的溫度和重新加熱前的皺紋形貌決定。此處,系統(tǒng)探索了影響皺紋可逆性演變的因素,包括氫鍵膜膜厚、PDMS基底厚度、溶劑的pH值和氫鍵膜的附加層,并就其演變機(jī)理從體系溶脹/去溶脹引起的應(yīng)力場(chǎng)角度進(jìn)行了詳細(xì)的分析。所得結(jié)果表明:結(jié)合層層自組裝技術(shù),在氫鍵膜上再引入一層附加功能層,來(lái)制備具有可自由調(diào)控的皺紋形貌微結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用