冲绳科学技术研究所 钻石窗口的褶皱是由钻石和玻璃层的应力造成的
图像a中的菱形窗口比图像b中的菱形窗口小，具有更高的褶皱密度
学分:冲绳科技学院 当我们想到皱纹时，我们通常会想到刻在我们皮肤上的线条，对有些人来说这是不受欢迎的现实，对另一些人来说这是幸福生活的骄傲标志
在材料科学中，皱纹可能是想要的，也可能是不想要的
但是导致起皱的物理因素还没有被完全理解
现在，在最近发表在《应用物理快报》上的一篇论文中，来自冲绳科学技术研究生院(OIST)数学、力学和材料组的研究人员展示了如何通过改变材料边缘的曲率来增加或减少皱纹
“历史上，科学家和工程师一直专注于防止起皱，起皱会对压力传感器、飞机面板和轻型航天器结构(包括可展开的空间吊杆和望远镜)的性能产生不利影响，”领导MMM小组的埃利奥特·弗里德教授说
“但是最近的研究也表明，起皱可以赋予材料有用的特性
例如，它可以用来制造超疏水材料或制造以独特方式反射光的涂层
" 钻石机遇之窗 该装置第一次遇到起皱现象，是在加工一片玻璃上生长的超薄纳米晶金刚石薄膜时
“我正在去除小面积纳米晶金刚石膜下的玻璃层，以制造金刚石窗口，”博士说
斯托菲尔·扬森斯，这项研究的第一作者，MMM单位的博士后研究员
“钻石窗极难制造，但它们确实有令人兴奋的潜在应用，包括用作透明结构，细胞培养物可以在其上生长并易于观察
" 科学家们使用激光显微镜来确定钻石窗口表面的高度，以计算应变水平
对于这个钻石窗口，悬浮的纳米晶金刚石膜向下弯曲到玻璃表面之下
学分:冲绳科技学院 科学家发现起皱是制造钻石窗户不可避免的一部分
在玻璃片顶部生长纳米晶金刚石膜的过程包括加热和冷却衬底，这导致两层以不同的量膨胀和收缩，在层中产生应力
扬森斯解释道
然后，当通过激光和酸在玻璃基板上形成孔以形成金刚石窗口时，残余应力导致纳米晶体金刚石膜的现在悬浮的部分变形并在边缘周围起皱，该纳米晶体金刚石膜不再结合到玻璃板上
“我们意识到，钻石窗提供了一个很好的机会来了解影响起皱的一些物理因素，”教授说
油炸的
“使用圆形菱形窗口，我们实验性地演示了直径和边界曲率对起皱的影响，然后我们还开发了一个简单的理论模型来解释我们观察到的情况
" 连接实验和理论 在这项研究中，研究人员创建了不同尺寸的钻石窗口，然后测量了每个钻石窗口弯曲边缘周围悬浮薄膜中形成的皱纹的波长和数量
他们发现，随着金刚石窗口尺寸的增加，结合和悬浮的纳米晶金刚石膜之间的边界处的曲率减小，褶皱的密度减小，并且每个褶皱的波长变长
研究人员还测量了钻石窗口的应变水平——由层中的应力引起的变形量
科学家们希望制造出环形的钻石窗，它的边界有正曲率和负曲率
信用: “用传统方法测量二维材料的应变非常复杂和昂贵，但我们能够设计一种技术，用它来确定钻石窗口的表面轮廓——每个点有多高——然后开发算法来检索应变值，”Dr
扬森斯
该团队随后利用实验结果开发了一个理论模型，他们认为该模型可以用来设计具有功能性褶皱或减少褶皱的设备
该模型还在实验上进行了扩展，表明包含负曲率的装置将进一步减少起皱
展望未来，该单位感兴趣的是创建环形的钻石窗口，而不是圆形
虽然制造起来更具挑战性，但这些结构在纳米晶金刚石薄膜的悬浮部分和附着部分之间有两个边界——一个具有正曲率，一个具有负曲率——这使得科学家们可以使用实验来进一步探索他们模型的有效性
“总的来说，这项研究整合了理论、计算、实验和分析，”教授说
油炸的
“在OIST培养的跨学科环境使这项工作成为可能，并最终使我们单位的所有研究人员能够合作并扩大他们的专业知识
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