表面褶皱是自然界生物体以及软材料表面常见的图案,是由应力失稳造成的。与各种制备微纳米图案的方法如光刻、纳米压印和电子束刻蚀等技术相比,通过褶皱(wrinkling)在材料表面构造微纳米图案具有十分简单、快捷和低成本等特点,并在材料物性表征、微纳制造、智能表面和柔性器件构筑等方面显示了其独特的应用优势。然而自发形成的褶皱本身通常是无序的,褶皱形貌的无序性限制了褶皱作为图案化技术的发展,如何制备有序的取向褶皱并对其进行动态调控是该领域的难点。
在基于对动态表面褶皱图案的研究基础上,以可逆交联聚合物网络和弹性体聚二甲基硅氧烷PDMS构建硬膜软基体系,课题组提出了通过利用马来酰亚胺的光二聚空间调控D-A反应的策略,制备出动态的3D正交取向褶皱图案。马来酰亚胺的光二聚不仅能够实现空间调控D-A反应,同时导致了反应诱导表面扩散形成光栅图案,进一步通过温度控制可逆D-A反应来调控表层的模量,从而使表面褶皱图案具有取向、3D、可程序化动态调控等特征。该成果以“Hierarchical 3D patterns with dynamic wrinkles produced by a photocontrolled Diels–Alder reaction on the surface”为题发表于材料领域知名期刊《Advanced Materials》。博士研究生李甜甜同学是该论文的第一作者,姜学松研究员是该工作的通讯作者。