电场中的薄膜嵌段共聚物：从垂直到平行层状结构的转变

我们研究了受垂直电场作用的薄膜嵌段共聚物的取向。分别考虑了弱分相和强分相两种情况。对于弱分相嵌段，当电场低于临界值 $E_c$ 时，表面相互作用使层状结构沿平行于表面的方向稳定堆叠。当电场高于临界值时，垂直于限制表面（且平行于电场）方向的层状结构变得稳定，发生一阶相变。此时薄膜形貌为平行与垂直层状结构的叠加。与近晶相液晶的 Helfrich-Hurault 不稳定性不同，首先达到临界状态的模式具有固有的层状周期。此外，相邻材料间分界面的起伏彼此反相。对于强分相状态下的嵌段共聚物，我们发现了两个临界电场 $E_1$ 和 $E_2>E_1$。当电场从零增加至 $E_1$ 以上时，薄膜中部区域形成垂直于壁面的取向，而表面区域仍保持平行层状结构。当电场增加至 $E_2$ 以上时，垂直取向贯穿整个薄膜。