本项目从理论和实验两方面研究了柔性衬底/刚性薄膜应力系统的皱褶规律以及有序结构实现的条件。在理论上主要采用有限元计算方法进行研究;实验方面,采用热蒸发法,共同蒸发Ag2O和SiO的混合物,获取的Ag内核/SiOx壳层微结构,通过调节蒸发温度和降温速率来控制应力,从而诱导出皱褶花样。另外在本基金的资助下,还开展了微纳米结构的形态调控研究。研究了通过控制柔性衬底的曲率来调控球面上应力诱导之皱褶花样的可行性,结果表明,当球形衬底的曲率较小且应力刚超过临界值时,皱褶花样为三角铺排的凹痕结构;而当应力进一步增大和/或衬底的半径增大时,则出现迷宫形的花样。 皱褶的周期长度和临界屈曲应力都随衬底半径的增大而增大。 此方向上的研究对于理解大自然中许多花样的产生和演化具有重要的意义。对有序结构的排列及缺陷产生与几何尺寸,拓扑结构及应力大小等的关系,结果表明,对于亏格数为1的曲面,因此与平面拓扑一致,排列方式可以采取平面的无旋转缺陷的排列方式,亏格数为0的小球面几何体系应力规律与Thomson问题的数值解一致;随着几何尺寸的增大,则出现缺陷结构。研究结果在PNAS,PRL,APL等SCI刊物上发表10多篇
英文主题词ordered micro/nanostructure; microstress;self-assembly; morphology evolution and transition