高分子复杂薄膜的稳定性问题存在于我们日常生活的方方面面，比如润滑剂在汽车发动机上形成的油膜以及硬盘磁头上的高分子薄膜，再比如人眼的泪膜润湿眼角膜并通过眨眼将灰尘冲刷掉。在上述例子中，人们希望液体膜润湿基底，即希望液体膜稳定。但要实现这一目的，我们需要反向研究去润湿行为即液体膜的不稳定性。另一方面，近年来利用去润湿获得的组装图案在微电子器件等方面展现了极大的应用潜力，也导致有关去润湿方面的研究受到广大学者的广泛关注。因此，对去润湿行为开展研究，不仅有助于理解其本质及产生根源，而且对全面控制这一行为（如通过抑制去润湿的发生而达到润湿的目的）具有重大意义。事实上，液体膜的稳定性问题已经成为多个学科的关键问题，近15 年来在加工（比如涂料工业、微流加工技术）、地质物理（熔岩流的铺展过程）和生物物理（泪膜的破裂等）等领域已有数十篇综述文章涉及到这一凝聚态的基本物理问题。

针对上述问题，课题组在国家自然科学基金重点项目的支持下，开展了复杂高分子薄膜稳定性及结构形成动力学方面的研究工作，阐明了上述体系中复杂相行为耦合机制，并尝试将所得规律应用到高分子物理研究与功能材料构筑等领域，取得了丰硕的成果。

1.     我们设计了PMMA/SAN（即聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物）的模型体系，通过微量添加的方式调控薄膜厚度方向的组成梯度，进而实现对薄膜稳定性的有效控制。研究结果发现：纯PMMA和纯SAN薄膜经过长时间的退火均保持稳定，表明上述两种薄膜热力学上浸润氧化硅基底。在GISAXS方法确定共混物在该温度下相容性的基础上，于PMMA中加入微量SAN后，薄膜保持稳定，只是出现了轻微的起伏；而在SAN中加入微量PMMA后，由于PMMA向基底迁移，导致薄膜发生了显著的去润湿。在上述过程中，PMMA与基底（硅片）较强的相互作用扮演了重要角色。一方面，该作用导致PMMA向基底方向迁移，形成了薄膜厚度方向上的组成梯度，这是去润湿发生的必要条件；另一方面，PMMA与基底较强的相互作用抵消了构象熵的损失，造成PMMA中添加少量SAN的薄膜保持稳定。因此，我们的研究工作以较直接的方式验证了该理论的合理性，同时，提供了一种控制薄膜稳定性的新策略：即加入相容性组分，该策略可以有效避免传统添加剂团聚的问题。

2.     在溶剂诱导高分子薄膜去润湿过程中，溶剂与高分子之间的相互作用在去润湿动力学中扮演了重要角色；在复杂高分子薄膜体系中，上述作用更加显著：一方面，从溶剂角度来看，其选择性变得更加丰富；另一方面，从薄膜角度来看，由于多分散性导致的链缠结和解缠结行为更加复杂。上述两个方面均对薄膜去润湿动力学产生重要影响。为此，我们以“溶剂选择性”为主线，系统研究了上述因素对薄膜稳定性及结构形成动力学的影响规律，从动力学角度实现对其有效控制。

3.     环带球晶是高分子结晶中常见的一种形式，关于其形成机理的研究也已经进行了很长时间。至今，高分子物理学界一直缺乏统一的认识，其原因如下：首先，广大学者广泛采用的薄膜表面结构分析的方法无法克服表面结构与内部结构存在巨大差异的问题；其次，有学者采用极稀溶液制备单晶的方法，研究高分子链结构与单晶扭转之间的关系，但是将单晶扭转直接推广至片晶扭转的合理性有待商榷；最后，球晶生长过程中的分叉行为进一步加剧了该研究的复杂性。针对上述问题，结合我们在高分子复杂薄膜稳定性方面所得规律，我们尝试通过精确调控薄膜厚度的方式克服上述问题，为环带球晶的研究工作提供一个全新的思路和视角。因此，我们以POM/PLLA（聚甲醛和聚乳酸）共混薄膜/超薄膜为例，通过薄膜厚度的精确调控，制备了具有单层结构的共混薄膜，并通过dewetting获得了Crack结构。一方面，单层结构同时避免了“内部结构与表面结构”和“单晶扭转与片晶扭转”两方面的巨大差异；另一方面，去润湿所得Crack结构限制了分叉行为，从而获得了平行条带结构，避免了分叉行为的影响，降低了问题的复杂程度。在此基础上，以我们建立的原位刻蚀方法为主要手段，重构了上述共混薄膜在厚度方向的组成分布；以AFM定点扫描和TEM选区电子衍射（SAED）等结果，确认了片晶连续扭转模型在该体系中的合理性；并以上述结果为基础，详细阐明了薄膜共混组成、厚度、等温结晶温度等因素对平行条带结构的影响规律。主要结果如图**所示。我们的研究结果不仅为环带球晶的研究提供了全新的思路，同时也阐明了POM在薄膜受限情况下的特殊结晶行为。

4.     形状记忆高分子多孔材料在催化、分离以及药物释放等方面具有良好的应用前景，且其宏观形变方式可以有效控制微观形变，因此备受关注。而其制备策略仍然十分匮乏。广大学者试图采用高分子共混薄膜相分离或去润湿的方式实现上述目的，但长期面临相分离行为以及薄膜稳定性难以控制的问题。针对该问题，项目组结合我们在高分子复杂薄膜稳定性方面的研究，设计了PLLA/PEO共混体系构筑形状记忆多孔高分子材料。采用旋涂或刮膜方式，将共混溶液冻结于玻璃片上，通过旋涂速率和溶剂挥发速率的有效调控，获得“未发生去润湿”的“相分离”薄膜；由于强烈的剪切场存在，相分离的PEO岛状结构相互贯通，经水刻蚀相分离的PEO相，可以获得具有贯穿多孔结构的PLLA。以上述材料为基础，借助PLLA的形状记忆特性，项目组实现了薄膜宏观形变与多孔微观形变的等比例变化。