非均质高强水凝胶非均匀溶胀诱发失稳斑图调控的实验和数值模拟

项目名称： 非均质高强水凝胶非均匀溶胀诱发失稳斑图调控的实验和数值模拟

项目编号： No.11372239

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李梅娥

作者单位： 西安交通大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 水凝胶是一种软湿活性材料，容易丧失形貌稳定性而呈现出复杂的失稳斑图。通常的均质水凝胶在自由溶胀平衡状态下不会形成稳定的失稳斑图，而材料性质非均匀的凝胶在自由状态下也会发生非均匀溶胀，在平衡态时也能维持失稳形貌的稳定性，与自然界中广泛存在的非均匀生长现象非常类似，被认为是认识自然界复杂形状选择机理、模拟生物疾病生长的理想模型材料和替代品。研究凝胶等软材料失稳斑图的形成机理及其调控，既可以改进设计确保器件工作过程的稳定性，也可以利用人为程序化调控的失稳来制备特定的表面形貌或三维结构，在众多领域有广泛的应用前景。项目首次提出合成制备具有大伸长比、高强韧性的非均质双网络水凝胶，研究非均质水凝胶非均匀溶胀诱发失稳斑图的形成机理和程序化调控方案，设计利用非均匀溶胀驱动的软机械，数值模拟失稳斑图形成和软机械工作过程。研究成果将为软材料的制备和软机械的设计提供新的材料制备方法、器件设计原理和数值模拟手段。

中文关键词： 水凝胶；非均质；非均匀溶胀；斑图形成；软机械

英文摘要： hydrogel is one of the soft and wet active materials, which is prone to loss morphology and exhibits diverse patterns.Instability patterns will disappear when the swelling equlibrium is reached for classical homogeneous hydrogels, while heterogeneous hydr

英文关键词： gel；heterogeneous；inhomogeneous swelling；pattern formation；soft machine