薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)材料被(bei)廣(guang)泛應用于(yu)制備柔性(xing)顯示(shi)、太陽能(neng)(neng)電池、柔性(xing)傳感器(qi)(qi)等器(qi)(qi)件，了解薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)材料的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)，如彈性(xing)模量、屈服強(qiang)度(du)、斷裂(lie)強(qiang)度(du)等，對(dui)器(qi)(qi)件設計(ji)和性(xing)能(neng)(neng)優化具有極其重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)意義(yi)。目前，測(ce)(ce)試薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)主(zhu)要(yao)是通(tong)過拉(la)伸薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)或通(tong)過原子力(li)探(tan)針、納(na)米壓(ya)(ya)痕(hen)儀等對(dui)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)進(jin)行(xing)按壓(ya)(ya)，然(ran)而上述方法用于(yu)研(yan)究(jiu)超薄(bo)(bo)(bo)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)整體(ti)的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)具有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)局(ju)限性(xing)。超薄(bo)(bo)(bo)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)往往難以自支撐，而在(zai)基(ji)底上進(jin)行(xing)測(ce)(ce)試引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)誤差較大;按壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)方式僅僅局(ju)限在(zai)很(hen)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量區域(yu)，難以反(fan)映出(chu)超薄(bo)(bo)(bo)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)整體(ti)的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)。基(ji)于(yu)以上原因，有待提出(chu)新的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)方法來(lai)測(ce)(ce)量薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)。水的(de)(de)(de)(de)表面張力(li)高達(da)72 m N/m，在(zai)室溫下(xia)水的(de)(de)(de)(de)粘度(du)僅為0.89m Pa?s。

因此，密(mi)度較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)物體在(zai)(zai)水面(mian)(mian)(mian)上不僅能(neng)保(bao)持漂(piao)浮的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)，還可(ke)(ke)以進行(xing)(xing)幾乎無摩(mo)擦的(de)(de)(de)(de)滑動。研(yan)究(jiu)表(biao)明，超薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)材料能(neng)在(zai)(zai)水的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)作用下發(fa)生(sheng)拉(la)(la)伸(shen)、彎曲或失穩起皺。因此，可(ke)(ke)以通(tong)過(guo)在(zai)(zai)水面(mian)(mian)(mian)上對薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)材料進行(xing)(xing)拉(la)(la)伸(shen)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法，來(lai)測量薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)材料的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)。本(ben)文研(yan)究(jiu)了(le)一(yi)種基(ji)(ji)于液體表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)力(li)(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)表(biao)征方(fang)法，重點研(yan)究(jiu)了(le)微(wei)米級厚度的(de)(de)(de)(de)聚二甲基(ji)(ji)硅氧烷(wan)(Polydimethylsiloxane，PDMS)圓環(huan)(huan)(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)模量，證(zheng)明了(le)該方(fang)法的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)行(xing)(xing)性(xing)(xing)。我們讓PDMS圓環(huan)(huan)(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)自(zi)由漂(piao)浮在(zai)(zai)水面(mian)(mian)(mian)上，在(zai)(zai)圓環(huan)(huan)(huan)(huan)中(zhong)(zhong)心(xin)處(chu)滴加表(biao)面(mian)(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑，降低圓環(huan)(huan)(huan)(huan)內(nei)液面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)，使得(de)PDMS圓環(huan)(huan)(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)內(nei)外邊界因表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)差而發(fa)生(sheng)受拉(la)(la)變(bian)形(xing)(xing)。針對這種方(fang)法，本(ben)文研(yan)究(jiu)了(le)影響PDMS圓環(huan)(huan)(huan)(huan)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)受拉(la)(la)變(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)主要因素(PDMS的(de)(de)(de)(de)配比、薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)厚度、表(biao)面(mian)(mian)(mian)活性(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)(de)面(mian)(mian)(mian)濃度)，總結了(le)變(bian)形(xing)(xing)量隨時間變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)規律。結合(he)圓環(huan)(huan)(huan)(huan)所受液面(mian)(mian)(mian)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)測量結果，進一(yi)步討論(lun)了(le)圓環(huan)(huan)(huan)(huan)受拉(la)(la)變(bian)形(xing)(xing)過(guo)程(cheng)。最后基(ji)(ji)于實驗中(zhong)(zhong)測量得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)量和表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)數(shu)據，使用超彈(dan)性(xing)(xing)材料的(de)(de)(de)(de)本(ben)構方(fang)程(cheng)計算出(chu)PDMS的(de)(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)模量。

本論文研(yan)究(jiu)的(de)(de)是一(yi)種新穎的(de)(de)力(li)(li)(li)學性(xing)能(neng)(neng)表(biao)(biao)征方(fang)法(fa)(fa)(fa)，利(li)用液(ye)(ye)體(ti)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)(li)的(de)(de)變化使(shi)漂浮在液(ye)(ye)面(mian)的(de)(de)固(gu)體(ti)薄膜(mo)(mo)發生拉伸變形(xing)。使(shi)用水面(mian)作為(wei)支(zhi)撐基(ji)底，避(bi)免(mian)了普通拉伸測(ce)試中(zhong)固(gu)體(ti)基(ji)底對測(ce)試結果的(de)(de)影響。該方(fang)法(fa)(fa)(fa)實驗(yan)操(cao)作簡單，且無需大型精密(mi)儀器(qi)的(de)(de)輔(fu)助(zhu)，具(ju)有測(ce)量(liang)各(ge)類薄膜(mo)(mo)材料力(li)(li)(li)學性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)潛力(li)(li)(li)。同時該方(fang)法(fa)(fa)(fa)便于完(wan)整(zheng)轉移難以自支(zhi)撐的(de)(de)薄膜(mo)(mo)材料，為(wei)大尺(chi)寸柔性(xing)器(qi)件(jian)制備提供(gong)了新的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)和(he)思(si)路。因此，基(ji)于液(ye)(ye)體(ti)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)(li)的(de)(de)薄膜(mo)(mo)力(li)(li)(li)學性(xing)能(neng)(neng)表(biao)(biao)征方(fang)法(fa)(fa)(fa)具(ju)有廣泛的(de)(de)應(ying)用價值(zhi)和(he)重要的(de)(de)研(yan)究(jiu)意義。