《偶氮聚合物的光致變形、擴散與表面結構形成》是依託中國科學技術大學，由何陵輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：偶氮聚合物的光致變形、擴散與表面結構形成
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何陵輝
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
將偶氮苯基團以主鏈或側鏈的方式共價結合到其它聚合物鏈上形成的偶氮聚合物是一類性能優異的光敏材料。偏振光照射下，偶氮基團發生從桿狀反式態到順式彎曲態的可逆轉變，驅動聚合物變形和定向擴散，進而在表面形成特定的可恢復納米結構。這一現象在微納製造、可擦寫信息存儲以及微驅動方面都有誘人的套用前景。然而，目前對偶氮聚合物光致變形和擴散的力學機制尚沒有一個清晰的認識，甚至連一些典型的實驗現象還難以得到解釋。本項目從偶氮基團分子尺度的光異構動力學出發，研究偶氮聚合物光致變形、擴散和表面結構形成的若干基本問題。主要內容包括：偶氮基團反-順式轉變導致的聚合物構象熵變化；熵變引起的聚合物變形；變形驅動的分子擴散；變形-擴散耦合的聚合物表面形貌演化和結構形成。本項目的目的是建立基於微觀物理機制的偶氮聚合物光致變形、擴散和表面結構演化的力學理論模型和分析方法，為偶氮聚合物在可控表面形貌形成方面的套用奠定理論基礎。
結題摘要
偶氮苯聚合物在偏振光、紫外光甚至可見光照射下都會產生變形和流動。這一特性使得偶氮聚合物在微加工、微製造、機敏結構與控制等許多領域極具吸引力。然而，目前對偶氮聚合物的光致（特別是偏振光照射下）變形和流動的基本機理尚不清楚，存在許多爭論；一些重要的實驗現象也不能基於已有的模型加以解釋。這一現狀無疑限制了偶氮聚合物的套用。為此，本項目從介觀層次探索偶氮聚合物的光致變形和流動機理，並在此基礎上研究其變形和結構形成中的若干基本力學問題。主要研究結果包括：1、根據偶氮分子光致異構動力學研究了偏振光下無定形偶氮聚合物的分子構象，提出了構象熵驅動的聚合物變形和流動模型，解釋了現有模型不能解釋的表面結構形成現象；2、從三維線彈性理論出發嚴格建立了玻璃態展曲型和扭曲型兩類絲狀偶氮聚合物膜的光致變形模型，其控制方程是二維的，但可以直接導致位移和應力的三維精確解；3、基於幾何非線性理論給出了玻璃態展曲型和扭曲型絲狀偶氮聚合物自由膜的光致曲率解，發現前者與線性理論結果相同，而後者當尺寸與厚度比達到特定值時分叉為三支，相應的形狀在高斯曲率不變的條件下發生從馬鞍面到非馬鞍面的轉變；4、從理論上闡明了利用無定形絲狀偶氮聚合膜和軟彈性襯底約束實現光觸發表面皺曲的可行性，為遠程可控機敏功能表面的設計提供了新的線索。上述結果已被Europhys. Lett., Euro. J. Phys, E, Smart Mat. Struct.和Acta Mech. Sin.等期刊接受發表。
