聚硅氧烷弹性体微球的可控制备及其表面皱纹化的研究

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1、摘要对于由平面的聚硅氧烷弹性体基底及其表面上构筑的超薄膜形成的该软／硬复合体系，研究该体系受外界刺激时软硬界面处应力的产生及其松弛形成的表面皱纹微结构的可控制备成为近几年科研工作的热点之一。但是曲面上皱纹化的制备及形成规律仍在探索中。本研究主要开展两方面的工作，首先制备出了弹性微球，然后在微球表面进行皱纹化处理。在制备弹性微球方法方面，本文研究了无挥发性溶剂的乳液聚合法制备出不同粒径的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微球，考察了分散工艺、分散时间、搅拌速度对微球形貌、分散性的影响，总结实验工艺的优缺点，提出了溶剂挥发法工艺，讨论了常压

2、保温蒸馏法与减压蒸馏法在微球形貌上的不同，进而确定减压蒸馏法为实验研究对象，根据不同溶剂、反应体系的温度、反应时间以及乳化剂的影响优化了减压蒸馏法的制备条件，成功制备出出1-30pro粒径范围的微米级单分散PDMS微球，并且改变条件，运用沉降方法分离出尺寸均一的微球，实现了不同粒径大小的单分散PDMS微球的可控合成。在微球表面皱纹化研究方面，以PDMS弹性微球为基底，利用蒸镀法和层层自组装法分别制备了金属和有机物的硬薄膜层，获得了相应的软硬体系，改变硬薄膜层的组成，并通过加热处理、溶胀处理和电子束轰击处理诱导软硬界面处应力的产生

3、，当应力达到临界值时，体系以皱纹或裂纹的形式释放应力，进而成功制备出表面带有皱纹的聚二甲基硅氧烷微球，实现了皱纹化从平面上拓展到非平面表面。关键词：表面起皱聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性微球层层自组装ABSTRACTManyresearcheshavefocusedonthepreparationsofeasilycontrolledthinfilmontheplanarPDMSelastomericsheetandthewavystructuresonthesurfaceofsoftsubstrate／hardfilmcomp

4、ositewasstimulatedbytheoutsidestrain，however，thepreparationofwavystructuresonthecurvedsurfaceanditsmechanismwerestillunknown．Thepresentthesisinvolvestwoaspects，namely，thefabricationofelasticmicrospheresandbucklingonthesphericalsurface．Asforthefabricationofmicrosphere

5、s，thePDMSmicrosphereswithdifferentsizeswereobtainedbynon-volatilesolventemulsionpolymerizationmethod·Theinfluenceofstirringspeed，dispersionprocess，anddispersiontime‘wasinvestigatedonthemicrostructureanddisparityofmicrospheres．Basedon‘theexperimentalresults，weselected

6、reducedpressuredistillationmethodtopreparethemicrospheres．Thesolventtype，temperature，reactiontimeandeffectofemulsifierwerevariedtopreparethePDMSmicrosphereswithdiameterofl_30Iam．Themicrospheresbydepositionmethodarewelldispersedandshowregularshapeand，theresultsindicat

7、ethatthesynthesisofPDMSmicrosphereswithdifferentsizescouldbestrictlycontrolled．Asforthebucklingofsphericalsurfaces，weselectthePDMSelasticmicrosphereasthesubstratetopreparethehardfilmbyusingevaporatingmethodandlayer-by。layerself-assemblymethod，andfinallythecompositeof

8、softsubstrate胁ardfilmwassuccessfullyprepared．Afterthisprocess，thestructureofthehardfilmwaschanged，andthenweadoptheattreatment,swell