悬浮聚乙烯醇皂膜中由几何模板诱导的动态起皱
软凝聚态物质
2025-03-11 v1 应用物理
摘要
起皱通常被视为一种力学不稳定性现象，当附着在柔性厚基底上的刚性薄膜承受超过阈值的面内压缩时发生。尽管人们在通过起皱创造广泛表面图案方面付出了巨大努力，但对动态且瞬态的起皱过程研究甚少，即悬浮聚合物薄膜经历液-固相变的过程。本文报道了一种自发起皱过程：当悬浮在具有近零或负高斯曲率的 3D 打印线框上的聚乙烯醇（PVA）皂膜干燥时发生起皱。随着水分蒸发，样品内部产生厚度梯度，导致干燥速率不均；悬浮 PVA 皂膜内侧与外侧（暴露于空气中）之间的浓度梯度诱发了渗透压差。这些效应共同导致面内压应力，促使表面皱纹形成，其生长受线框几何形状的引导。重要的是，皱纹动态演化：通过改变 PVA 水溶液浓度、初始质量及干燥环境的相对湿度，可以调节皱纹的波长与数量；所得皱纹的图案可通过线框的几何形状进行编程。
引用
@article{arxiv.2503.06065,
title = {Geometrically Templated Dynamic Wrinkling from Suspended Poly(vinyl alcohol) Soap Films},
author = {Yuchong Gao and Yinding Chi and Mohit Patel and Lishuai Jin and Jiaqi Liu and Pierre-Thomas Brun and Shu Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.06065},
year = {2025}
}