交联点官能度和网络缠结效应对凝胶薄膜屈曲失稳的影响

摘要

对于响应型水凝胶薄膜屈曲失稳行为的研究一直是水凝胶薄膜应用中的重点.本文考虑水凝胶拓扑网络结构以及构成水凝胶的高分子网络缠结效应凝胶耦合大变形中的影响,引入了一种将Edwards-Vilgis的slip-link模型与Flory-Huggins理论相结合的自由能方程,旨在还原水凝胶在化学-力学耦合场作用下发生大变形时真实高分子网络的作用.通过解析方法求解了二维水凝胶薄膜单向非线性屈曲的临界应力和波长,探讨了外部溶液环境变化时,构成水凝胶的高分子网络微结构对凝胶薄膜屈曲的影响.结果表明:水凝胶的微结构参数在较小数值变化时对水凝胶增量模量以及凝胶薄膜屈曲的临界应力和波长有显著影响,当微结构参数不断变大这种影响逐渐减弱.