樊旭的博客

薄膜通常表现出不稳定性，当两个夹紧的末端扭曲时，会产生复杂的褶皱。本文从实验和理论两方面探讨了扭曲薄膜的起皱行为和pitch-fork分岔。为了定量预测扭致褶皱形态的屈曲后演变，我们从三维场方程出发，建立了精细的有限应变板模型，并利用COMSOL有限元方法对其进行求解。我们研究了纵横比和预张力对起皱轮廓的影响。

软磁材料以其灵活的可编程性、非接触激活性和快速响应性在软机器人、生物医学设备和柔性电子等各种应用中引起了广泛的关注。这种多功能材料由嵌入硬磁粒子的软基质组成，在外部磁刺激下可以表现出较大的变形。在这里，我们开发了一个三维(3D)杆模型来预测细长硬磁弹性的空间变形(延伸、弯曲和扭曲)。

高度拉伸的超弹性壳体在稳定边界内表现出局部起皱和全局弯曲的耦合行为，曲率能够抵抗甚至抑制超过临界阈值的表面起皱。在此，我们报告了一个新的现象，即软壳在拉伸时表面保持光滑，而在卸载时出现皱纹，这意味着在整个加载-卸载循环中曲率和马林斯(应力软化和残余应变)效应之间的非线性相互作用。

提出了一类广义隐式体来描述固体的弹性响应，其中包含柯西-格林张量作为柯西应力的函数。在这里，我们考虑固体的屈曲描述的隐式本构关系的一个子类。给出了广义线性增量理论，并对用隐式构造描述的单轴压缩矩形层进行了分岔分析。

在实验和计算中，利用经典平板理论报道了具有夹边边界的单轴拉伸矩形超弹性薄膜中会出现褶皱，并在进一步拉伸时被抑制。在这里，基于最近可用的一致有限应变板理论，我们更深入地研究了这种具有隔离中心分岔的复杂失稳问题(非平凡解曲线开始和结束于平凡线上的两个不同点)，并提出了一种有效的数值算法。

底物支撑碳原子层的形态不稳定性可以调节其物理性质和功能，这引起了人们的广泛关注。曲率是影响表面形貌和稳定性的关键因素。填充碳纳米管，即具有弯曲几何形状和填充衬底的碳单层，即纳米套，广泛存在于文献中，具有许多潜在的应用。

柔性膜/衬底双分子层的表面不稳定性因其广泛的应用而引起了广泛的关注，如皱纹驱动的表面更新和防污，伪装皮肤的形状变形，以及微/纳米尺度的表面图案控制。然而，在非线性后屈曲区域精确预测和连续跟踪二次分岔过渡仍然是一个挑战。在这里，我们开发了晶格模型，以精确捕捉发生在薄膜/衬底系统中的多个模式转变的非线性形态演变。

智能软材料可以灵活地响应外部多物理刺激，在形状变形和形态控制方面显示出有趣的应用。在此，我们通过控制向列相液晶聚合物(LCP)中定向物的方向，研究了热负荷下核壳球的可调谐起皱模式。为了分析LCP壳/核球的非线性不稳定性和形态演化，我们建立了一个解释director-induced各向异性自发应变的浅核-壳模型。

2020年4月期刊俱乐部:膜和表面中受曲率影响的不稳定性

樊旭，复旦大学

植入的电子设备和生物组织之间的机械不匹配会导致不准确的读数和长期的组织损伤。在这里，我们展示了功能化的多壁碳纳米管扭曲成螺旋纤维束，模仿肌肉的层次结构，可以在体内监测多种疾病生物标志物。柔性纤维束是可注入的，具有低弯曲刚度，并在压缩下显示超低应力。