色散力效应对高分子薄膜不稳定性的影响

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本文应用Dzyaloshinskii,Lifshitz和Pitaevskii (DLP) 理论,计算了在Air-PS-SiO2-Si,Air-PS-PMMA-Si和 Air-PMMA-PS-Si三个体系中包含延迟效应的范德瓦尔斯作用能,并且把它们用于计算薄膜旋节调幅去润湿中的波长和生长率。通过把结果与由不包含延迟效应的计算结果作比较,研究色散力在高分子薄膜不稳定性中的作用,主要结论如下:   (1)对于Air-PMMA-PS-Si体系,其有效界面势的曲率总为正值,这和不包含延迟效应的结论相同;而对Air-PS-SiO2-Si和Air-PS-PMMA-Si二种体系,当高分子薄膜和中间夹层取某些厚度时,其有效界面势的曲率会为负值,从而旋节调幅去湿机理会发生作用,体系也将变得不稳定。   (2)在Air-PS-SiO2-Si和Air-PS-PMMA-Si二种体系中,即使高分子薄膜或者覆盖层只有1-2 nm,延迟效应和覆盖层的调节作用任然十分明显。即从作用效果上来讲,延迟效应使中间夹层的厚度加倍。   (3)不论是否包含延迟效应,计算出来的波长和生长率在时都有相同的渐近行为,即波长与高分子薄膜的厚度的平方成正比,生长率与薄膜厚度的五次方成反比。当薄膜的厚度使剩余自由能的曲率为零时,其波长发散,生长率都为零。   (4)通过由不包含延迟效应的自由能公式和包含延迟效应的自由能公式计算出来的波长和生长率发现:对同样的体系,包含延迟效应时体系波长发散(生长率为零)时膜的厚度为不包含延迟效应的二倍。
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