溶剂诱导的固相支撑粘弹性薄膜和凝胶上的三径向图案形成

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Solvent-Induced Triradial Pattern Formation on Solid-Supported Viscoelastic Thin Films and Gels

溶剂驱动的软材料表面不稳定性研究揭示了薄硅基粘稠薄膜在己烷萃取和干燥过程中自发形成准周期性三辐射状图案的机制。通过双波长反射干涉对比显微术观察到，从浅圆域向清晰三臂图案的演变由内部应力累积、表面-本体模量梯度和网络致密化共同驱动。系统研究显示三辐射状图案几何可调，通过调控交联密度和溶剂保留率实现。该成果建立了溶剂介导软材料图案形成的通用机制，为可控动态表面结构设计提供新途径。

　　

在软材料中，溶剂驱动的表面不稳定性为无需外部模板即可生成自发图案提供了一种有效途径；然而，控制这些图案出现、演变和长期调控的机制仍然难以捉摸。在这里，我们揭示了在经过己烷萃取和干燥处理的薄而柔软的硅基粘性薄膜表面上准周期性的三径向图案随时间形成的过程。通过使用双波长反射干涉对比显微镜，我们观察到了可重复的形态演变：在萃取时间较短时形成浅圆形区域，而在萃取时间较长时则形成明确的三径向、三臂图案，这一过程受到内部应力积累、表面与体相模量梯度以及网络密度增加的驱动。对不同硅弹性体和凝胶的系统性研究表明，尽管三径向图案的形成具有普遍性，但其几何形状可以通过交联密度和溶剂保留等因素进行调节。这些结果确立了溶剂介导的软硅基粘性薄膜中图案形成的一般机制，并为通过可控的溶剂处理设计动态且可编程的表面结构提供了潜在途径。