受限條件下高分子薄膜不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、起皺不穩(wěn)定現(xiàn)象的理論和實(shí)驗(yàn)研究主要使用聚合物多層體系，通過(guò)壓縮柔性材料上的剛性薄膜層，薄膜表面產(chǎn)生應(yīng)變而形成正弦波狀圖案（皺紋）。研究發(fā)現(xiàn)熱膨脹、滲透壓或機(jī)械應(yīng)力引起的壓縮應(yīng)力可以驅(qū)動(dòng)薄膜表面波狀圖案的形成，盡管波狀起伏圖案具有重要的技術(shù)應(yīng)用，但人們尚未對(duì)圖案的形成動(dòng)力學(xué)進(jìn)行深入的研究。我們主要研究納米粒子摻雜的高分子薄膜表面形貌在熱膨脹條件下產(chǎn)生波狀起伏的變化規(guī)律，即薄膜表面波狀起伏的形成動(dòng)力學(xué)過(guò)程。隨著熱膨脹溫度的升高，由于聚合物和

2、納米粒子熱膨脹系數(shù)的不同，固定的納米粒子對(duì)薄膜產(chǎn)生水平的壓縮應(yīng)力。當(dāng)溫度升高到聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，由于應(yīng)力松弛，我們觀察到高分子薄膜表面產(chǎn)生波狀起伏，同時(shí)熱膨脹應(yīng)力也影響波狀起伏的波長(zhǎng)和振幅。本論文主要研究的成果有三個(gè)方面：
　　（1）制備了受限條件下不同分子量的聚苯乙烯薄膜，觀察在熱膨脹條件下，其表面形貌的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，嵌入納米粒子的聚合物薄膜表面在熱膨脹條件下產(chǎn)生波浪狀起伏，且這種表面波狀起伏的波長(zhǎng)和振幅隨時(shí)間

3、的變化規(guī)律和聚合物旋節(jié)相分離動(dòng)力學(xué)過(guò)程相似；隨著分子量的增加，薄膜表面形貌形成過(guò)程中早期到中期，中期到后期的轉(zhuǎn)變時(shí)間增加。
　?。?）在熱膨脹條件下，對(duì)比溶劑處理前后聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面形貌演化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溶劑化后薄膜表面波狀起伏振幅有明顯增加；早期和中期的波長(zhǎng)增加，中期到后期的轉(zhuǎn)化時(shí)間縮短。
　?。?）通過(guò)表征聚合物薄膜表面波狀起伏規(guī)律和時(shí)間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的一定熱膨脹溫度范圍內(nèi)，聚合物薄膜表