皱纹

Abstract(#br)Micro directional wrinkles are widely used to functionalize the surface inside micro chips. In this paper, a nano-second laser, with the assistance of pre-strain stress, was applied to prepare tunable wrinkles on the surface of PDMS (polydimethylsiloxane). Experiments were carried out to investigate the impact of the pre-strain stress and the laser fluence on the wrinkles, like the direction and the wavelength. It was noticed that wrinkles prepared in the process grown vertically to the direction of the pre-strain stress.

水凝胶和聚二甲基硅氧烷( PDMS )是相辅相成的，因为疏水的PDMS提供了更加稳定和刚性的基底，而富水水凝胶则具有显著的亲水性、生物相容性和与生物组织的相似性。以丙烯酰胺( AM )和烯丙基胺剥离的烯丙基ZrP ( AA-e-ZrP )为原料，通过原位自由基共聚反应，在功能化PDMS表面制备了透明可拉伸的共价键合PDMS -水凝胶双层( PHB )结构。AA‐e‐ZrP在聚合物凝胶网络中起到交联纳米片的作用。通过聚二甲基硅氧烷( PDMS )表面的乙烯基与单体的加成反应，构建了共价键结构，使PDMS与水凝胶之间具有较强的界面结合力。通过在PHB结构上引入交联聚乙烯醇薄膜，形成了一个机械响应的皱纹表面，它抑制了透明变化的机械致色。实现了一个有限元模型来模拟皱纹形成过程。讨论了本研究结果对PHB与PDMS-水凝胶- PVA三层( PHPT )结构界面设计的启示。

本文重点研究新型亚微米金属与碳薄膜电极组合用于介电弹性体的机电评价。在纯剪切条件下，将薄膜电极溅射到37.5 %的双轴预拉伸聚二甲基硅氧烷( PDMS ) -箔片上或57.5 %的预拉伸箔片上。放松预拉伸后电极会起皱。这种褶皱结合了镍铬和碳的新型溅射三明治层，薄膜总厚度为10   nm ~ 40   nm，具有优异的机电性能。在初始电阻仅为500 Ω / square的情况下，一些电极结构在不损失导电性的前提下，能够承受100 %的高应变。1000万次循环的机械载荷不会引起薄膜及其电阻的严重退化。只要试验应变保持在先前施加的预拉伸量以下，电容-应变函数是线性的。在所有的实验过程中，没有观察到这些柔顺薄膜电极的分层现象。通过在电极上施加高电压可以改变介电弹性体的力-位移特性，从而演示执行器的工作原理。根据预拉伸方式的不同，在高应变下低电阻时，有些层序有利，有些层序不利。一般来说，具有金属电极构型的双轴预拉伸膜提供了最佳的性能。因此，本工作证明亚微米镍铬和碳夹芯层适合作为介电弹性体驱动器和传感器的电极。

通过光/湿可重构的多尺度薄膜-基底双层结构实现了动态、多功能、可转换和响应的微图案系统的设计。具体而言，将亲水性聚乙烯醇( PVA ) /膨润土( LP )薄膜共价键合到光热活性聚二甲基硅氧烷( PDMS ) /炭黑( CB )软基上。激光刻划器可以通过操纵激光功率和时空控制刻划可编程排列的微皱纹。这些皱纹可以调制为3个不同的系统：1 )水分可擦除和激光重写皱纹；2 )  水分驱动的可逆皱纹；3 )耐湿皱纹，通过控制a ) PVA的耐湿性；b ) LP纳米结构调控PVA / LP薄膜的尺寸稳定性，可通过激光功率和LP比例调节。这种可编程系统可应用于信息加密/记录以及作为水分响应型电开关，为下一代智能材料的调制和应用提供了新的途径。

水凝胶和聚二甲基硅氧烷( PDMS )是相辅相成的，因为疏水的PDMS提供了更稳定、更刚性的基底，而富水水凝胶具有显著的亲水性、生物相容性和与生物组织的相似性。通过丙烯酰胺和烯丙胺剥离的ZrP ( AA-e-ZrP )在功能化的PDMS表面原位自由基共聚合，制备了透明、可伸展共价键合的PDMS-水凝胶双层( PHB )结构。AA - e - ZrP在聚合物凝胶网络中起到交联纳米片的作用。通过聚二甲基硅氧烷( PDMS )表面的乙烯基与单体的加成反应，构建了共价键结构，使PDMS与水凝胶之间具有较强的界面结合力。通过在PHB结构上引入交联聚乙烯醇薄膜，制备了具有机械响应性的褶皱表面，抑制了透明性的机械变色。实现了一个有限元模型来模拟皱纹形成过程。讨论了该结果对PHB和PDMS-水凝胶- PVA三层结构界面设计的意义。

机械变色和非变色材料受到了广泛的关注，并在过去几年中得到了大力发展，用于防伪、传感和包装。然而，制备同时具有角度依赖性和角度无关结构颜色的机械响应材料仍然是一个挑战。采用自底向上的棒状涂复法制备了具有角度相关和角度无关结构色彩的大面积机械色双层聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜。长程无序和短程有序聚苯乙烯( PS )纳米阵列赋予双层膜角度无关的结构颜色。同时，拉伸引发的表面起皱产生角度相关的结构颜色。此外，拉伸引起的PS纳米阵列裂纹和表面皱纹增加了双层膜的散射效应，降低了光的透过率。重要的是，压力诱导的表面结构重排会剥夺起皱行为。压力编码的隐形复杂信息通过拉伸可以可逆地显示出来。它在复杂的信息编码、显示和智能窗口中具有潜在的应用价值。

高深宽比聚二甲基硅氧烷( PDMS )微结构在脱模过程中与母体之间具有很强的界面结合力，因此其软光刻制备具有挑战性。本文提出了一种通过冷却降低界面结合力来制备高深宽比PDMS微结构的简单方法。研究了冷却工艺对Sylgard 184 PDMS的形貌、弹性性能和粘接性能的影响。发现PDMS表面形成皱纹，空冷过程使PDMS的杨氏模量增大。因此，与传统的烘箱冷却PDMS相比，空冷PDMS具有更低的附着力。这一结果可以用粘着参数理论来解释：PDMS表面形成的皱纹的高振幅和PDMS的高杨氏模量都增加了分离力，降低了界面的粘着力。该方法的应用是由具有不同长径比微结构的硅基底制备PDMS微通道。与烘箱冷却工艺得到的PDMS微通道相比，采用空冷工艺成功制备了深度为200μm、长径比为10的PDMS微通道。

最近，人们对三维( 3D )多孔泡沫进行了研究，但在纳米级的比表面积和可伸展性方面还需要进一步的提高，以用于电子和能源的应用。本文报道了一种在三维聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物泡沫内部的压杆表面形成量身定制的起皱结构的一般策略。通过氧等离子体处理在3D泡沫的支柱上产生可控的皱纹，在单轴预拉伸的3D PDMS泡沫上形成PDMS的双层表面，随后发生松弛。经等离子体处理1 h，预拉伸40 %后，起皱的3D泡沫与原始的3D PDMS泡沫相比，比表面积和拉伸性能分别提高了60 %和75 %以上。为了证明其在性能上的适用性，皱纹的3D泡沫上涂复导电材料制备超级电容器。由此得到的超级电容器表现出更高的储能容量( 8.3倍)，在高达50 %的拉伸下很好地保持了储能容量。