表征多孔弹性凝胶的表面应力、排水泊松比和扩散率的表面平整方法

当多孔弹性凝胶从带图案的模具中释放出来时，表面应力会驱动凝胶中的变形和溶剂迁移，并以时间依赖的方式使其表面轮廓变平。 具体而言，凝胶在从模具中取出后立即表现为不可压缩的固体，并且随着溶剂能够从聚合物网络中挤出而变得可压缩。

图 1 (a) 软凝胶在具有周期性脊和通道的 PDMS 模具中固化。(b)在没有表面应力的情况下释放后凝胶和 PDMS 的形状。(c)释放后的实际形状。表面应力使软凝胶样品的表面变平。(d)有限元模型示意图。

在这项工作中，科研团队有限元方法 (FEM) 来模拟这种瞬态表面平整过程。团队假设表面应力是各向同性和恒定的，聚合物网络是线性弹性和各向同性的，并且溶剂流动遵循达西定律。短期和长期表面轮廓可用于确定凝胶的表面应力和排水泊松比。团队的分析表明，无需机械测量，可以使用干涉测量法和高速视频显微镜获得排水泊松比和凝胶的扩散率。

相关综述论文以题为A surface flattening method for characterizing the surface stress, drained Poisson's ratio and diffusivity of poroelastic gels发表在《Soft Matter》上。通讯作者是康奈尔大学许忠元教授，共同作者是北海道大学龚剑萍教授。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1SM00513H