研究目的
研究图案化纳米层状形状记忆薄膜的光学特性随尺度变化的影响，重点探究层厚度和图案高度如何影响其恢复过程与光学开关性能，以应用于信息安全领域。
研究成果
研究表明，纳米层状PVAc/PU形状记忆薄膜可通过衍射光栅图案进行有效编程以实现光学开关功能。通过减小层厚度并提高图案高度与层厚度比（h0/l），由于更多变形层和界面的存在，其恢复速率和比率显著提升。这种尺寸效应使得在≥60°C温度下可在10秒内实现快速光学切换，适用于防伪等信息安全应用。该发现凸显了在不改变材料成分的情况下，通过定制层厚度来获得理想光电机械性能的潜力。
研究不足
该研究仅限于体积比为50/50的固定PVAc/PU体系，未探索其他材料组合。图案特性特定于衍射光栅，未涉及对其他图案类型的可扩展性。恢复效果与温度相关，在所有环境条件下可能并非最优。未深入研究超过几个循环的循环稳定性，也未评估长期耐久性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用强制组装共挤出技术制备具有不同层厚的PVAc/PU多层薄膜。通过热压印工艺压印衍射光栅图案，并利用压缩-回复循环研究形状记忆效应。采用Burgers粘弹性模型分析回复行为。
2：样品选择与数据来源：
使用PVAc（Vinnapas UW 4fs）和PU（Carbothane PC-3595A）树脂制备129、257、513和2049层薄膜，对应标称层厚分别为390、195、98和24纳米。PDMS模具由商用衍射光栅（600和1200线/毫米）制作而成。
3：513和2049层薄膜，对应标称层厚分别为98和24纳米。PDMS模具由商用衍射光栅（600和1200线/毫米）制作而成。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括双组分多层共挤装置、原子力显微镜（AFM，Nanoscope IIIa，Digital Instruments）、差示扫描量热仪（DSC，TA Q2000，TA Instruments）、Instron 5965试验机、高压灭菌器（BONDTECH公司）、Lambda 1050紫外/可见/近红外分光光度计及数码相机。材料包含PVAc、PU、PDMS（Sylgard 184）、包埋用环氧树脂及衍射光栅（Edmund Optics）。
4：4）、包埋用环氧树脂及衍射光栅（Edmund Optics）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：薄膜在200°C下挤出。抛光后通过AFM观察截面形貌。DSC测定转变温度。拉伸测试测量模量。120°C和7 kPa条件下热压印图案。60°C和520 kPa压缩消除图案。50-80°C诱导回复。通过AFM和光学测量表征表面结构与性能。
5：数据分析方法：
分析AFM图像获取图案高度与周期。测量透射光谱。采用激光照射及公式1评估衍射特性。将回复数据拟合至Burgers模型（公式2）以确定参数。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
Atomic Force Microscope
Nanoscope IIIa
Digital Instruments
Imaging cross-sections and surfaces of multilayer films to evaluate layer structures and pattern heights.
-
Differential Scanning Calorimeter
TA Q2000
TA Instruments
Determining switching temperatures and thermal properties of the films.
-
Testing Machine
Instron 5965
Instron
Conducting uniaxial tensile tests to measure moduli of control films.
-
Autoclave
BONDTECH Corporation
Used for hot embossing and compression processes to imprint and erase patterns.
-
UV/Vis/NIR Spectrometer
Lambda 1050
Measuring transmission spectra of films to assess optical properties.
-
Diffraction Grating
600 grooves/mm and 1200 grooves/mm
Edmund Optics
Used as masters to create PDMS molds for patterning.
-
PDMS
Sylgard 184
Creating molds for hot embossing by casting on diffraction gratings.
-
PVAc Resin
Vinnapas UW 4fs
Wacker Chemie AG
Material component for multilayer films.
-
PU Resin
Carbothane PC-3595A
Lubrizol
Material component for multilayer films.
-
登录查看剩余7件设备及参数对照表
查看全部
