聚乙烯醇膜表面褶皱的制备及其可逆光学性质研究
发布时间：2020-09-30 12:30
双层膜表面褶皱由于其独特的结构在柔性电子器件、光栅、智能窗户、材料物性表征、结构化模板等领域有重要的应用价值。本论文发展了一种普适的方法制备力响应型双层膜表面褶皱,系统研究了双层膜表面褶皱的光学性质、形貌调控、循环寿命等;利用聚乙烯醇特有的性质设计了湿度和温度双重刺激响应型聚乙烯醇/聚二甲基硅氧烷(PVA/PDMS)双层膜表面褶皱,并探索了其在智能窗户、可擦重写光学显示领域的应用。具体研究内容如下:(1)机械应力响应型表面褶皱的制备及其光学性质研究针对传统褶皱制备方法存在的复杂、成本高、普适性低等问题,本论文使用O2等离子亲水化处理PDMS表面,然后涂覆表层膜溶液制备双层膜。经过单轴预拉伸/释放,使用不同的表层膜材料在弹性的PDMS基底上制备了高度有序、垂直于应力方向、无裂纹的正弦型表面褶皱,包括PVA、壳聚糖(CS)、羟乙基纤维素(HEC)和PVA与CS的混合膜。PVA/PDMS膜表面褶皱具有优异的力响应光学性质,能够在较小的应变下(20%)实现可见光透过率6%-91%的大范围可逆调控,循环次数达到2000次而不发生明显的光学性质变化,并且仅通过改变预拉伸应变和PVA膜厚度大范围调控表面褶皱波长和振幅。这种普适的制备方法适用于制备大面积膜/基双层膜褶皱体系,在力响应光学转换装置等领域具有潜在的应用价值。(2)快速双重刺激响应型PVA/PDMS双层膜表面褶皱的设计和性质研究具有多重刺激响应型表面褶皱的研究鲜有报道。本文利用PVA在热和水汽作用下弹性模量的变化,设计了具有湿度和温度双重响应的PVA/PDMS膜表面褶皱。制备的表面褶皱具有优异的性能,如快速的响应时间、良好的可逆循环寿命和较大的可见光透过率调制范围。此外,双重刺激响应的表面褶皱具有很高的双稳态,能够在不消耗外界能量下维持透明状态和模糊状态超过4个月而不发生明显的光学性质变化。这种双重刺激响应表面褶皱在温度和湿度驱动的智能窗户和可擦重写光学显示领域具有潜在的应用价值。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ325.9;TB383.2
【部分图文】：
然界中发现很多褶皱现象，例如连绵起伏的山峰、蜥蜴粗糙的皮肤、斗牛犬的皮逡逑毛、年老的皮肤表面皱纹和千燥缩水的果皮等。摺皱的尺寸跨度范围很大，上至逡逑数千米（如山峰），下至肉眼不可见的纳米级别（如图１．１）。人类早期对褶皱的逡逑研究源于其给人们生活带来的不便和危害，如第二次世界大战期间，战斗机机翼逡逑表面形成褶皱导致了材料失去了原有的力学性能，致使飞机事故频发。随着科学逡逑技术的进步，褶皱形成理论逐渐被完善，材料表面褶皱新的功能被不断开发出来，逡逑己经被广泛地应用于调控材料表面的粘附力［Ｍ］、润湿性［４］，以及表面防污１５］、微逡逑球自组装［６］、柔性电子器件［７］、光学器件等诸多领域。逡逑ｍ邋ｄ逡逑１００ｎｍ逦ｉｍｍ邋Ｍ邋１逦，\：因~朣缅义希慑澹慑澹 觥觥鲥义贤迹椋樯钪械倪≈逑窒箦义希疲椋纾酰颍邋澹保卞澹樱酰颍妫幔悖邋澹鳎颍椋睿耄欤澹箦澹椋铄澹铮酰蝈澹欤椋妫澹义希卞义
本文编号：2830848
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ325.9;TB383.2
【部分图文】：
然界中发现很多褶皱现象，例如连绵起伏的山峰、蜥蜴粗糙的皮肤、斗牛犬的皮逡逑毛、年老的皮肤表面皱纹和千燥缩水的果皮等。摺皱的尺寸跨度范围很大，上至逡逑数千米（如山峰），下至肉眼不可见的纳米级别（如图１．１）。人类早期对褶皱的逡逑研究源于其给人们生活带来的不便和危害，如第二次世界大战期间，战斗机机翼逡逑表面形成褶皱导致了材料失去了原有的力学性能，致使飞机事故频发。随着科学逡逑技术的进步，褶皱形成理论逐渐被完善，材料表面褶皱新的功能被不断开发出来，逡逑己经被广泛地应用于调控材料表面的粘附力［Ｍ］、润湿性［４］，以及表面防污１５］、微逡逑球自组装［６］、柔性电子器件［７］、光学器件等诸多领域。逡逑ｍ邋ｄ逡逑１００ｎｍ逦ｉｍｍ邋Ｍ邋１逦，\：因~朣缅义希慑澹慑澹 觥觥鲥义贤迹椋樯钪械倪≈逑窒箦义希疲椋纾酰颍邋澹保卞澹樱酰颍妫幔悖邋澹鳎颍椋睿耄欤澹箦澹椋铄澹铮酰蝈澹欤椋妫澹义希卞义
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