作者:刘前等 来源:《先进材料》 发布时间:2012-5-18 13:19:19
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微纳加工法克服人造褶皱应用障碍
 
国家纳米科学中心刘前研究组经多年研究探索,发展了一种激光诱导路径制备褶皱的新方式,并使之成为一种新的表面微纳结构加工方法。近日,这一成果在线发表于《先进材料》上。
 
褶皱是一种广泛存在的自然现象,从山川地貌到动植物的皮肤无处不在。自发褶皱具有从微米到千米的周期,这种本征周期是由产生褶皱的材料和构成体系所决定的,通常情况下呈现无序状态。褶皱很早就被人类所认识,但研究工作一直集中在负面效应方面,如褶皱的出现预示着工部件的疲劳和断裂,人类皮肤皱纹的出现则意味着衰老的开始等。
 
近年来,人们已经意识到褶皱在柔性电子学、表面光学元件、表面吸波或反射结构、传热结构、薄膜力学测量等方面有着巨大的潜在用途。然而,自发褶皱的无序性严重限制了其实际应用,时至今日尚无一种方法能够制备出完美的人造褶皱。换言之,褶皱的可控、可设计、无缺陷、周期和振幅可调和高深宽比,是摆在褶皱应用面前的几个巨大障碍,一直未能逾越。
 
刘前研究组发展的新方式成功克服了上述困难,实现了可设计、无缺陷和高度有序的人造褶皱结构制备,同时实现了选区褶皱高度和周期可调、1:3的深宽比、可套刻等技术目标,使之成为一种新的表面微纳结构加工方法。一些可实用的褶皱器件,如费涅尔半波带透镜、表面光栅等也被展示。
 
此外,他们还首次提出褶皱单元的新概念,建立了褶皱单元的叠加模型,并给出了褶皱的解析解。美国得克萨斯大学奥斯丁分校的合作者进一步从力学理论出发,进行了理论模拟,所获结果与实验吻合很好。这一进展为人们提供了一种新的加工手段,尤其适合表面波形结构的制备。
 
该研究得到国家自然科学基金委、科技部以及欧盟项目的支持。(来源:中国科学报 张楠)
 
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