薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)材料(liao)被廣泛應用于制備柔性(xing)(xing)顯(xian)示、太陽能(neng)(neng)電池、柔性(xing)(xing)傳(chuan)感器(qi)等(deng)器(qi)件，了解薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)材料(liao)的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)，如(ru)彈性(xing)(xing)模量、屈服(fu)強度、斷裂強度等(deng)，對器(qi)件設計和性(xing)(xing)能(neng)(neng)優化具有(you)極其重(zhong)要的(de)(de)(de)意義。目前，測(ce)試薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)主要是通(tong)過(guo)(guo)拉伸薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)或通(tong)過(guo)(guo)原子力探針、納米(mi)壓(ya)痕儀等(deng)對薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)進(jin)行按壓(ya)，然而上(shang)(shang)述方法用于研究(jiu)超薄(bo)(bo)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)整體(ti)的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)具有(you)一定的(de)(de)(de)局限(xian)性(xing)(xing)。超薄(bo)(bo)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)往往難以自支撐，而在(zai)(zai)基(ji)底上(shang)(shang)進(jin)行測(ce)試引起(qi)的(de)(de)(de)誤(wu)差較(jiao)大;按壓(ya)的(de)(de)(de)方式僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)局限(xian)在(zai)(zai)很小的(de)(de)(de)測(ce)量區域(yu)，難以反映(ying)出(chu)超薄(bo)(bo)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)整體(ti)的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。基(ji)于以上(shang)(shang)原因，有(you)待提(ti)出(chu)新(xin)的(de)(de)(de)研究(jiu)方法來(lai)測(ce)量薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。水(shui)的(de)(de)(de)表面張力高達72 m N/m，在(zai)(zai)室溫下水(shui)的(de)(de)(de)粘(zhan)度僅(jin)(jin)為0.89m Pa?s。

因此，密度(du)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)物體(ti)在水(shui)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)不(bu)僅能保持漂(piao)浮(fu)的(de)(de)(de)(de)狀態，還可(ke)(ke)以進行幾乎(hu)無摩擦的(de)(de)(de)(de)滑動。研(yan)究(jiu)表(biao)(biao)(biao)明(ming)，超薄(bo)(bo)膜(mo)材(cai)(cai)料能在水(shui)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)作用下(xia)發(fa)生拉(la)(la)伸、彎曲或失穩起皺。因此，可(ke)(ke)以通過(guo)在水(shui)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)對薄(bo)(bo)膜(mo)材(cai)(cai)料進行拉(la)(la)伸的(de)(de)(de)(de)方法，來(lai)測量(liang)(liang)薄(bo)(bo)膜(mo)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學(xue)(xue)性能。本文研(yan)究(jiu)了(le)一(yi)種(zhong)基(ji)于(yu)液(ye)體(ti)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)薄(bo)(bo)膜(mo)力(li)(li)學(xue)(xue)性能表(biao)(biao)(biao)征方法，重點研(yan)究(jiu)了(le)微米級厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)(de)聚二甲(jia)基(ji)硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)圓(yuan)環(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)彈性模(mo)量(liang)(liang)，證明(ming)了(le)該方法的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)行性。我們讓(rang)PDMS圓(yuan)環(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)自由漂(piao)浮(fu)在水(shui)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)，在圓(yuan)環(huan)(huan)中心(xin)處滴加表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性劑，降低圓(yuan)環(huan)(huan)內液(ye)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)，使(shi)(shi)得PDMS圓(yuan)環(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)內外邊界因表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)差(cha)而發(fa)生受(shou)(shou)拉(la)(la)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)。針對這種(zhong)方法，本文研(yan)究(jiu)了(le)影響PDMS圓(yuan)環(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)拉(la)(la)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要因素(PDMS的(de)(de)(de)(de)配(pei)比、薄(bo)(bo)膜(mo)厚(hou)度(du)、表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性劑的(de)(de)(de)(de)面(mian)(mian)(mian)(mian)濃度(du))，總結了(le)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)量(liang)(liang)隨時間變(bian)(bian)化的(de)(de)(de)(de)規律。結合圓(yuan)環(huan)(huan)所受(shou)(shou)液(ye)面(mian)(mian)(mian)(mian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)測量(liang)(liang)結果，進一(yi)步討論了(le)圓(yuan)環(huan)(huan)受(shou)(shou)拉(la)(la)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)過(guo)程。最后基(ji)于(yu)實(shi)驗(yan)中測量(liang)(liang)得到的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)量(liang)(liang)和表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)數據，使(shi)(shi)用超彈性材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)本構方程計算出PDMS的(de)(de)(de)(de)彈性模(mo)量(liang)(liang)。

本論文研究的(de)(de)(de)是(shi)一種(zhong)新穎的(de)(de)(de)力學性能(neng)表征方(fang)法(fa)，利用(yong)液(ye)體(ti)(ti)表面(mian)(mian)張力的(de)(de)(de)變化使漂浮在液(ye)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)固體(ti)(ti)薄(bo)膜(mo)發生(sheng)拉伸(shen)變形。使用(yong)水面(mian)(mian)作(zuo)為支(zhi)撐基(ji)(ji)底，避(bi)免了普通(tong)拉伸(shen)測試(shi)中固體(ti)(ti)基(ji)(ji)底對測試(shi)結(jie)果(guo)的(de)(de)(de)影響。該方(fang)法(fa)實驗操作(zuo)簡(jian)單，且無需大型精密(mi)儀器(qi)的(de)(de)(de)輔助，具有(you)測量各(ge)類薄(bo)膜(mo)材料力學性能(neng)的(de)(de)(de)潛力。同時該方(fang)法(fa)便于完整(zheng)轉移難(nan)以自支(zhi)撐的(de)(de)(de)薄(bo)膜(mo)材料，為大尺寸柔(rou)性器(qi)件(jian)制(zhi)備提供了新的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)和思路(lu)。因此，基(ji)(ji)于液(ye)體(ti)(ti)表面(mian)(mian)張力的(de)(de)(de)薄(bo)膜(mo)力學性能(neng)表征方(fang)法(fa)具有(you)廣泛的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)價(jia)值和重要的(de)(de)(de)研究意(yi)義。