本文關(guān)鍵詞：范德華力主導下仿生陣列粘附和薄膜失穩(wěn)問題的研究

  更多相關(guān)文章： 范德華力 仿生粘附陣列 軟彈性薄膜 失穩(wěn) 線性穩(wěn)定性分析

【摘要】：范德華力是一種普遍存在的作用力,在許多現(xiàn)象中都起到主導作用。本文選取兩種典型的現(xiàn)象,即在范德華力的作用下,仿生粘附陣列發(fā)生粘附和軟彈性薄膜發(fā)生失穩(wěn),對范德華力主導的力學過程進行研究。仿生粘附陣列作為一種新材料在醫(yī)療器件,可穿戴設(shè)備等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。實驗中發(fā)現(xiàn),粘附陣列受到的初始壓力和陣列中纖維的長細比對它的拔出力影響很大。本文中用桿的基本理論給出了陣列拔出力的表達式,得到了粘附陣列與粗糙表面作用時,陣列的拔出力隨初始壓力的增大先增大后保持不變的結(jié)論。同時說明了隨接觸面表面粗糙度的增大,以及陣列中纖維長細比的減小,陣列拔出力減小。軟彈性薄膜在微電子元器件,生物工程等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。實驗中發(fā)現(xiàn),范德華力對薄膜失穩(wěn)的影響不可忽略。在范德華力的影響下,一方面薄膜發(fā)生失穩(wěn),表面不再平順,造成薄膜失效；另一方面,通過調(diào)控薄膜失穩(wěn)形貌可以在薄膜表面形成有用的圖案。文中用非線性連續(xù)介質(zhì)力學理論建立了薄膜的能量表達式,給出了有預應(yīng)變的薄膜失穩(wěn)時范德華載荷的表達式。通過線性穩(wěn)定性分析,分別討論了薄膜-基底間和薄膜-接觸體間范德華力對失穩(wěn)的影響。我們發(fā)現(xiàn),在兩種情況下,等雙軸預拉伸對薄膜失穩(wěn)起到了抑制作用；薄膜與基底間的排斥作用同樣對失穩(wěn)起到抑制作用；薄膜厚度相對薄膜-接觸體間距較大時,薄膜更容易失穩(wěn)。
【關(guān)鍵詞】：范德華力 仿生粘附陣列 軟彈性薄膜 失穩(wěn) 線性穩(wěn)定性分析
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O484.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景和意義12-16
• 1.1.1 仿生粘附陣列12-14
• 1.1.2 軟彈性薄膜14-16
• 1.2 研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 仿生粘附陣列16-17
• 1.2.2 軟彈性薄膜17-18
• 1.3 本文主要內(nèi)容18-20
• 第二章 初始壓力對粘附陣列拔出力的影響20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 模型20-22
• 2.3 計算與結(jié)果討論22-31
• 2.3.1 陣列與粗糙表面的接近過程23-25
• 2.3.2 陣列與粗糙表面的分離過程25-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 剛性基底上有預應(yīng)變軟彈性薄膜的失穩(wěn)分析32-54
• 3.1 引言32
• 3.2 模型32-39
• 3.3 計算與結(jié)果分析39-52
• 3.3.1 薄膜等雙軸壓縮39-47
• 3.3.2 薄膜等雙軸拉伸47-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 薄膜與接觸體間相互作用對薄膜失穩(wěn)的影響54-68
• 4.1 引言54
• 4.2 模型54-58
• 4.3 計算與結(jié)果分析58-66
• 4.3.1 薄膜等雙軸壓縮58-62
• 4.3.2 薄膜等雙軸拉伸62-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第五章 結(jié)論與展望68-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74

，

本文編號：559094