接枝于硅基底的薄水凝胶薄膜在溶胀诱导下的脱粘
软凝聚态物质
2023-07-13 v1
摘要
我们报道了接枝于硅基底的薄（约m）水凝胶薄膜在溶胀应力作用下的分层现象。聚（二甲基丙烯酰胺）（PDMA）薄膜通过硫醇-烯反应将预成型聚合物链同时交联并接枝到硅基底上合成。薄膜/基底界面的接枝密度通过改变硅基底上反应性硫醇-硅烷基团的表面密度来调节。在湿润水蒸气流确保聚合物网络完全饱和的条件下，监测薄膜从低粘附力的受控线缺陷处发生分层。在分层前沿处差异溶胀应力的作用下，观察到薄膜的传播式分层。实验证明了该分层发生的阈值厚度，其随接枝密度增加而增加，同时观察到分层速度随接枝密度增加而减小。这些观察结果在非线性断裂力学模型框架内进行了讨论，该模型假设裂纹扩展的驱动力为薄膜接枝部分与分层部分之间溶胀状态的差异。利用该模型，由测得的阈值厚度确定了裂纹萌生的阈值能量，并针对基底上反应性硫醇基团的表面密度进行了讨论。
引用
@article{arxiv.2306.16166,
title = {Swelling induced debonding of thin hydrogel films grafted on silicon substrates},
author = {Anusree Augustine and Nicolas Gauthier and Marc Veillerot and Banguuo Zhu and Chung-Yuen Hui and Yvette Tran and Emilie Verneuil and Antoine Chateauminois},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.16166},
year = {2023}
}