[發明專利]一種判斷水凝膠涂層與異質基底界面粘結性能的方法

有效

• 申請號: 201811514216.4
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109444041B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 陳培見;彭娟;羅寧;高峰;劉昊;楊玉貴;蔡承政
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N33/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

本發明公開了一種利用水凝膠的溶脹特性檢驗其與異質材料界面結合性能的方法，將黏貼或者涂有水凝膠涂層的結構置于水溶液中，用CCD相機記錄其在水溶液中的溶脹變形特性，水凝膠涂層與異質基底間結合的性能不同將導致水凝膠表面出現不同的屈曲形貌，根據形貌的不同即可判斷水凝膠涂層與異質基底間的粘結性能。

技術領域

本發明屬于無損檢測領域，是一種判斷水凝膠涂層與異質基底界面粘結性能的方法。

背景技術

作為新材料的典型代表，水凝膠在柔性電子、軟體機器人、生物醫學器械、生物體醫學植入等領域得到廣泛的應用前景。與傳統材料相比，水凝膠具有透明、大變形、生物相容性高、制備簡單等優點，得到，因而受到了各國科學界和工程界的高度重視。在實際應用中，水凝膠需與其他材料結合從而實現各種功能，因此將不可避免地涉及與異質材料的界面結合問題，該結合性質的優劣將導致功能器械的成功與否。傳統的判斷薄膜/基底系統界面結合方法中的鼓泡法、撕脫法、劃痕法將導致水凝膠/基底系統的破壞，此外，由于水凝膠的超低的剛度和大變形，壓痕法也將失去效果。因此，探索和發展水凝膠與異質材料基底的無損檢測技術成為重要的研究方向。

由于水凝膠材料具有典型的溶脹特性，在潮濕或者水環境中將吸收水分導致體積膨脹，而且溶脹特性是可逆的，即可使用外力或者干燥時將其水分排出。水凝膠的模量非常小，水凝膠與異質基底的結合將極大地影響其表面溶脹特性的表現，這無疑為判斷水凝膠涂層與異質材料的界面結合特性提供了新的啟示。因此，本專利提出了一種基于溶脹特性判斷水凝膠與異質材料基底界面結合性質優劣的方法。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于溶脹特性判斷水凝膠涂層與異質基底界面粘結性能的方法。

本發明采用的技術方案為：一種判斷水凝膠涂層與異質基底界面粘結性能的方法，包括以下步驟：

步驟1)根據薄膜/基底結構選擇合適的測試溶液和設備

1.1)根據水凝膠的具體特性選擇合適的溶脹溶液；

1.2)將選定的溶脹溶液置于容器中，然后將薄膜/基底結構浸入溶脹溶液中；或者直接將溶脹溶液快速均勻地涂在水凝膠薄膜的表面；

步驟2)由于溶脹溶液的擴散作用，溶液進入水凝膠薄膜中，從而在水凝膠薄膜中產生壓應力，在壓應力的作用下，水凝膠薄膜產生溶脹屈曲，利用CCD相機實時記錄水凝膠薄膜在溶脹液體中的表面屈曲形貌特性；

2.1)屈曲的臨界波長和臨界應變為

其中和分別為基底和薄膜的等效模量；

2.2)如果水凝膠薄膜與基底粘結良好，則基底的等效模量更大，因此界面結合好的屈曲對應著均勻分布的屈曲形貌；

2.3)如果粘結不好，則基底的影響很小，則對應著脫黏區域隆起；

步驟3)等待屈曲形貌變化穩定，將薄膜/基底結構取出，不同的薄膜/基底的結合性質會導致不同的表面屈曲形貌，根據形貌照片即可反推出其結合性質；

步驟4)利用干燥環境或外力將水凝膠中的溶液排出，從而實現結構的繼續利用。

本發明提出了一種水凝膠薄膜/異質材料基底系統界面結合性質判斷的方法，填補了評估水凝膠薄膜/異質基底結構界面結合特性方面的空白，為其界面的優化設計提供有效依據。

附圖說明

圖1為水凝膠薄膜/異質基底系統。

圖2為粘結好的情況下均勻分布的屈曲形貌圖。

圖3為粘結不好的情況下脫黏區域隆起圖。

圖4為得到的溶脹試驗圖片。