Forskere forudsiger præcist indviklede udviklinger af mønstre med flere perioder i dobbeltlag

Overfladeustabilitet af kompatible film/substrat-dobbeltlag har vakt betydelige interesser på grund af dets brede anvendelsesmuligheder såsom rynkedrevet overfladefornyelse og bundmaling, form-morphing til camouflering af skind, og mikro/nano-skala overflademønsterkontrol. Imidlertid, det er stadig en udfordring præcist at forudsige og kontinuerligt spore sekundære bifurkationsovergange i den ikke-lineære post-bukningsregion. Grundlæggende forståelse og kvantitativ forudsigelse af morfologisk evolution og mønsterudvælgelse er, faktisk, afgørende for effektiv brug af rynker som værktøj til morfologisk design.

På det sidste, en artikel med titlen "Intrikate udviklinger af multiple-period post-buckling mønstre i dobbeltlag, " offentliggjort i SCIENCE KINA Fysik, Mekanik og astronomi af en mekanikgruppe for bløde stoffer ved Fudan University, har rapporteret rige successive fænomener efter knæk, der involverer mønsterovergange i flere perioder, baseret på deres gittermodeller af hyperelastiske dobbeltlag.

Forskere har udviklet gittermodeller til kvantitativt at forudsige den ikke-lineære overflademorfologiudvikling med multiple modusovergange i hyperelasriske dobbeltlag. Baseret på disse modeller, de har afsløret et indviklet post-buckling-fænomen, der involverer successive bifurkationer:flad-rynke-dobling-firdobling-fold. De har undersøgt effekter af modulforhold, dimension og belastningstyper om mønsterdannelse og evolution. Med høj substratforspænding, hierarkiske rynker i form af skiftende pakker af store og små bølger vises i dobbeltlaget med et lavt modulforhold ved den sekundære bifurkation, mens en rynke-til-kant-mode-overgang forekommer med et relativt højt modulforhold. Mens med et moderat substrat forkomprimering og modulforhold, dobbeltlaget har en tendens til at udvikle sig til en periode-tredoblingstilstand. Til sidst, de har leveret fasediagrammer baseret på neo-Hookean og Arruda-Boyce konstitutive love for at karakterisere indflydelsen af ​​pre-stretch og modulusforhold på mønstervalg. Begge hyperelastiske modeller viser den samme tendens til modusovergang og lignende deformationsformer i film/substrat-dobbeltlag.

Dette arbejde fremmer ikke kun den grundlæggende forståelse af ikke-lineære morfologiske overgange af bløde dobbeltlagsmaterialer, men giver også en måde at kvantitativt forudsige og designe flere perioder eller lokaliserede overflader, som lover at vejlede smart overfladeregulering i brede applikationer.