摘  要：本文介绍一种基于渗透驱动而在刺激响应性表面产生可逆的微褶皱行为。本文以Sylgard184中A组分聚二甲基硅氧烷（PDMS）和B组分固化剂为主要原料，配成五个不同比例的样品。经热固化和紫外线照射后，滴无水乙醇于PDMS表面，产生微褶皱行为，无水乙醇挥发后，微褶皱行为消失。微结构用UV-vis分光光度计、红外光谱仪进行表征，用扫描电子显微镜对不同表面形态表征。结果表明，得到五个样品不同的微褶皱行为，并按10:1、15:1、5:1、20:1、25:1的顺序减弱。

关键词：固化；渗透驱动；褶皱

Micro-folding Behavior of PDMS Materials

Abstract: This article described a type of reversible microwrinkling behavior based on osmotic driving on stimuli-responsive surfaces. Five samples with different proportion were formulated by using Sylgard 184 component A polydimethylsiloxane (PDMS) and B component curing agent as the main raw materials. After heat curing and UV irradiation, ethanol was dropped on the surface of PDMS to generate micro-folding behavior, while the ethanol was volatilized, the micro-folding behavior disappeared. The micro-structure was characterized by UV-vis spectrophotometer and infrared spectrometer, and the surface morphology was characterized by scanning electron microscope. The result indicated that five micro-folding behaviors were obtained for the five samples and weakened in the order of 10:1, 15:1, 5:1, 20:1, and 25:1.

Keywords: Curing; Osmotic drive; Fold

目    录

摘  要 1

引  言 1

1 实验内容 2

1.1 实验试剂 2

1.2 实验仪器 3

1.3 实验原理 3

1.4 实验步骤 3

2 结果与讨论 4

2.1 红外光谱分析 4

2.2 UV-vis透射光谱分析 5

2.3 PDMS表面褶皱分析 6

3 结  论 7

参考文献 8

致  谢 11

PDMS材料的微褶皱行为

引 言

褶皱广泛地存在于人们日常生活中，是自然界常见的现象之一。比如人的指纹、皱纹、上皮组织、大脑表面；连绵起伏的山脉、水中荡漾的波纹；橘子皮、萎蔫的苹果；造纸工艺的褶皱、百褶裙等。科学家们还发现刺激响应材料在响应外部刺激如pH[1,2]、温度[3,4]、光照[5,6]、溶剂环境[7,8]等因素的作用下，也能产生褶皱。但是在这其中，有的人为的褶皱比如裙摆，就可以增加视觉的美感；有的褶皱却可能严重地影响产品外观及其性能[9]。所以说，褶皱是如何形成的引起了科学家们的兴趣，有许多科学家集中研究如何形成以及妥善利用褶皱行为；如何克服、减弱褶皱行为[10]。

经过科学家们多年来的研究发现，褶皱是由于表面失稳诱发表面不稳定性而产生的。根据褶皱形成的机理，科学家研究出了很多种产生褶皱的方法[11]，机械拉伸法、热处理法、溶胶凝胶法[12,13]等，本文介绍一种基于渗透驱动而在刺激响应性表面产生可逆的微褶皱行为。

对于各种各样的材料系统，例如被挤压的皮肤，被拉伸的纸张，或者试图在与柔性基板结合的同时试图扩张的薄的刚性材料，褶皱发生在宽范围的长度尺度上[14,15]。后一现象是一种机械不稳定性，这种机械不稳定性是响应所施加的应力（热或机械）而发展的，表现出独特的周期性表面模式，但并不总是可逆的。褶皱最近已经被利用来创造迷人的模式，如微透镜阵列[16-19]，以制造新颖的设备，如可伸缩的电子产品[20,21]和测量材料的性能[22,23]。虽然这些大多数例子已经集中在机械或热方法上，很少尝试通过利用起皱材料系统的弹性即可逆性和响应性来制造溶剂响应性表面。在本文中，介绍一种简单的，利用褶皱的自发形成和可逆性产生的刺激响应性表面。

由于PDMS可以形成大块胶体的系统，能产生图案化表面[24]，也就是褶皱，而且现在已有许多种方法可在PDMS膜上调控它的规整度以及表面褶皱形貌，比如改变它的物理性质、维度规整性[25]。因此，PDMS在工业应用和科研方面均占优势，使得它在很多领域中用作基本材料。但是不同配比制成的PDMS有不同的性能。本实验选择五个实验配比，利用褶皱的自发形成和可逆性产生刺激响应表面，然后对不同配比的PDMS样品再测量，找出五个微褶皱行为规律。本文利用的褶皱机制，为具有重大前景的技术开发开辟了新的途径。