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  近日，材料領(lǐng)域知名期刊《Advanced Materials》在線發(fā)表了上海交通大學化學化工學院印杰-姜學松課題組在聚合物表面微納米圖案方面的最新研究進展“Hierarchical 3D patterns with dynamic wrinkles produced by a photocontrolled Diels–Alder reaction on the surface”。上海交通大學化學化工學院博士研究生李甜甜同學是該論文的第一作者，姜學松研究員是該工作的通訊作者。

  表面褶皺是自然界生物體以及軟材料表面常見的圖案，是由應(yīng)力失穩(wěn)造成的。與各種制備微納米圖案的方法如光刻、納米壓印和電子束刻蝕等技術(shù)相比，通過褶皺（wrinkling）在材料表面構(gòu)造微納米圖案具有十分簡單、快捷和低成本等特點，并在材料物性表征、微納制造、智能表面和柔性器件構(gòu)筑等方面顯示了其獨特的應(yīng)用優(yōu)勢。然而自發(fā)形成的褶皺本身通常是無序的，褶皺形貌的無序性限制了褶皺作為圖案化技術(shù)的發(fā)展，如何制備有序的取向褶皺并對其進行動態(tài)調(diào)控是該領(lǐng)域的難點。

  在基于對動態(tài)表面褶皺圖案的研究基礎(chǔ)上，以可逆交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)和彈性體聚二甲基硅氧烷PDMS構(gòu)建硬膜軟基體系，課題組提出了通過利用馬來酰亞胺的光二聚空間調(diào)控D-A反應(yīng)的策略，制備出動態(tài)的3D正交取向褶皺圖案。馬來酰亞胺的光二聚不僅能夠?qū)崿F(xiàn)空間調(diào)控D-A反應(yīng)，同時導致了反應(yīng)誘導表面擴散形成光柵圖案，進一步通過溫度控制可逆D-A反應(yīng)來調(diào)控表層的模量，從而使表面褶皺圖案具有取向、3D、可程序化動態(tài)調(diào)控等特征。為了深入研究正交取向褶皺的形成機制，課題組與上海交大機動學院張文明教授團隊合作，利用有限元分析的方法對薄膜進行了應(yīng)力變化的理論計算與模擬，揭示了表面模量的二維分布和應(yīng)力釋放的方向是實現(xiàn)有序取向褶皺的關(guān)鍵。該方法得到的動態(tài)3D正交取向褶皺圖案不僅加深對表面褶皺形成的認識，還為制備表面動態(tài)微納結(jié)構(gòu)提供了新途徑，在可控表面粘附、浸潤性和光學等方面具有一定的應(yīng)用前景。

  該研究得到了上海市基礎(chǔ)研究重大項目和國家自然科學基金的資助。同時感謝上海交大機動學院胡開明博士和張文明教授在有限元力學計算與模擬方面的工作。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201906712