玻璃态向列型薄膜的光致屈曲变形研究

摘要

屈曲表面结构在柔性电子器件、微流体、模板技术、设备制造等领域有着广泛的应用前景，如何得到以及调控屈曲表面结构一直是研究的热点。掺杂有光敏感材料偶氮苯分子的液晶弹性体在光照条件下会沿着液晶取向产生收缩变形，垂直于液晶取向产生膨胀变形，并且这种变形是可逆的。现在，控制液晶弹性体内取向序复杂分布已经成为可能，splay-bend型和twist型分布是两种典型的液晶弹性体复杂取向序构造。本文的目的就在于通过这两种典型复杂取向序构造的玻璃态向列型薄膜在衬底上的光致不稳定性来得到和调控屈曲表面结构。
　　首先，基于各向同性假设，我们在特征应变的理论框架下，将玻璃态向列型薄膜当作三维弹性体来处理，利用线性稳定性分析方法得到了向列型薄膜产生屈曲变形的临界失稳条件、屈曲的平衡波长以及屈曲的方向，并给出了它们与薄膜衬底模量比之间所满足的定量关系。
　　然后，我们释放各向同性假设，在冯卡门非线性板的理论框架下，推导了各向异性情况下衬底约束玻璃态向列型薄膜所满足的平衡方程。通过数值模拟分析方法，给出了各向异性退化到各项同性条件下薄膜的屈曲形态、临界失稳条件、屈曲平衡波长以及屈曲方向与模量比之间的关系，并将结果与线性稳定性分析结果进行了对比。
　　最后，我们讨论了由于复杂取向序构造导致的宏观各向异性对薄膜屈曲变形的影响。我们通过数值模拟分析给出了在固定一个方向弹性模量，改变两个方向弹性模量的比值对于薄膜屈曲形态、屈曲平衡波长以及屈曲方向的影响。

目录

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摘要

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第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 向列型液晶弹性体的特点

1．1．2 液晶弹性体两种典型的取向序构造

1．2 研究现状

1．3 本文主要内容

第二章 各项同性玻璃态向列型薄膜的光致屈曲

2．1 引言

2．2 模型描述

2．3 线性稳定性分析

2．4 结果分析及讨论

2．5 本章小结

第三章 各向异性玻璃态向列型薄膜的光致屈曲

3．1 引言

3．2 模型描述

3．2．1 平衡方程

3．2．2 演化方程

3．3 数值模拟与结果

3．3．1 各项同性模拟结果与讨论

3．3．2 各项异性模拟结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 总结与展望

4．1 本文总结

4．2 工作展望

参考文献

附录

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果