3D多稳态结构

本文通过磁控溅射的方法演示了二维平面薄膜如何转变为具有三维表面起皱纹样的三维( 3D )多稳态结构。研究了在聚二甲基硅氧烷( PDMS )弹性基底上沉积的金属膜上的起皱图案。Al膜的表面起皱是由压缩热应力引起的。研究了薄膜厚度对起皱规律的影响。研究发现，对于大的溅射通量跨尺度波长(如从纳米到微米)，三维迷宫分层起皱模式。此外，皱纹表面的疏水性随着接触角的增大有较好的改善。此外，当去除底部约束时，双层薄膜也自发卷曲，演化为三维多稳态结构，具有大变形和表面图案，以释放内应力，呈现无刚度的中性稳定构型。随着宽度的减小，方形多稳定结构最终沿对角线保持稳定。同时，由于不受约束，多稳态结构表面仅出现纳米级波长的迷宫起皱纹。此外，采用有限元方法对试验变形进行模拟。具有多尺度的可变形三维结构在工程实际中具有相当大的应用前景。