尺寸和加載次數(shù)對均勻軟物質(zhì)固體表面折痕失穩(wěn)的影響.pdf

1、彈性的軟物質(zhì)材料在受壓或者膨脹的情況下可能產(chǎn)生多種多樣的彈性失穩(wěn)，包括整體屈曲，表面的褶皺和折痕，彈跳突變等。傳統(tǒng)意義上，由于這些失穩(wěn)的出現(xiàn)就意味著機(jī)械失效，所以我們需要避免材料產(chǎn)生這樣的失穩(wěn)。但近些年通過控制這樣的失穩(wěn)機(jī)制并得到特殊的形貌來賦予材料特殊的功能已成為一種新的趨勢。利用這些失穩(wěn)可以可逆地來響應(yīng)它們所處環(huán)境改變的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出很多新的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。例如，我們可以利用軟物質(zhì)材料在被壓縮時(shí)它平滑的表面會(huì)突然形成折痕并且折痕能被清楚地觀察

2、到這一特殊的性質(zhì)，來控制仿造化學(xué)品，控制酶的活性，以及材料表面的粘附性能等。
　　本課題重點(diǎn)關(guān)注軟物質(zhì)表面的折痕失穩(wěn)，整個(gè)研究過程中我們結(jié)合實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬來研究軟物質(zhì)材料在受壓狀態(tài)下的折痕失穩(wěn)。實(shí)驗(yàn)中，通過自己設(shè)計(jì)的一個(gè)加載裝置壓縮設(shè)計(jì)的薄樣品來測量折痕在平面應(yīng)變條件下的形成和生長并且精確地測量形成折痕的臨界應(yīng)變，得到和非線性理論解高度吻合的應(yīng)變。通過壓縮不同尺寸下樣品產(chǎn)生的折痕失穩(wěn)來測量折痕之間的距離、深度和長度，可以定量的揭示

3、尺寸對于它的影響并且獲得了樣品在多次加載情況下產(chǎn)生的折痕形式。
　　數(shù)值中，我們利用自由面的點(diǎn)擾動(dòng)原理來模擬軟物質(zhì)材料在大變形情形下的折痕失穩(wěn)。通過該理論我們清楚地分辨出了軟物質(zhì)材料在受壓條件下產(chǎn)生的折痕失穩(wěn)形貌且確認(rèn)了產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界條件。此外，我們利用在所建構(gòu)型中模擬了很大范圍的折痕擾動(dòng)深度并建立了折痕深度和距離的尺寸法則，模擬數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)高度吻合。此方法也為其他實(shí)驗(yàn)者在研究表面失穩(wěn)，尤其是折痕失穩(wěn)的時(shí)候提供了可行的實(shí)踐