国家纳米科学中心刘前研究组经多年研究探索，发展了一种激光诱导路径制备褶皱的新方式，并使之成为一种新的表面微纳结构加工方法。近日，这一成果在线发表于《先进材料》上。
褶皱是一种广泛存在的自然现象，从山川地貌到动植物的皮肤无处不在。自发褶皱具有从微米到千米的周期，这种本征周期是由产生褶皱的材料和构成体系所决定的，通常情况下呈现无序状态。褶皱很早就被人类所认识，但研究工作一直集中在负面效应方面，如褶皱的出现预示着工部件的疲劳和断裂，人类皮肤皱纹的出现则意味着衰老的开始等。
近年来，人们已经意识到褶皱在柔性电子学、表面光学元件、表面吸波或反射结构、传热结构、薄膜力学测量等方面有着巨大的潜在用途。然而，自发褶皱的无序性严重限制了其实际应用，时至今日尚无一种方法能够制备出完美的人造褶皱。换言之，褶皱的可控、可设计、无缺陷、周期和振幅可调和高深宽比，是摆在褶皱应用面前的几个巨大障碍，一直未能逾越。
刘前研究组发展的新方式成功克服了上述困难，实现了可设计、无缺陷和高度有序的人造褶皱结构制备，同时实现了选区褶皱高度和周期可调、1：3的深宽比、可套刻等技术目标，使之成为一种新的表面微纳结构加工方法。一些可实用的褶皱器件，如费涅尔半波带透镜、表面光栅等也被展示。
此外，他们还首次提出褶皱单元的新概念，建立了褶皱单元的叠加模型，并给出了褶皱的解析解。美国得克萨斯大学奥斯丁分校的合作者进一步从力学理论出发，进行了理论模拟，所获结果与实验吻合很好。这一进展为人们提供了一种新的加工手段，尤其适合表面波形结构的制备。
该研究得到国家自然科学基金委、科技部以及欧盟项目的支持。（来源：中国科学报 张楠）
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