Creasing to Cratering Instability in Polymers under Ultrahigh Electric Fields

不稳定性 电场 聚合物 领域(数学) 材料科学 模数 临界场 机械 凝聚态物理 化学物理 物理 复合材料 量子力学 数学 超导电性 纯数学
作者
Qiming Wang,Lin Zhang,Xuanhe Zhao
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:106 (11) 被引量:115
标识
DOI:10.1103/physrevlett.106.118301
摘要

We report a new type of instability in a substrate-bonded elastic polymer subject to an ultrahigh electric field. Once the electric field reaches a critical value, the initially flat surface of the polymer locally folds against itself to form a pattern of creases. As the electric field further rises, the creases increase in size and decrease in density, and strikingly evolve into craters in the polymer. The critical field for the electrocreasing instability scales with the square root of the polymer's modulus. Linear stability analysis overestimates the critical field for the electrocreasing instability. A theoretical model has been developed to predict the critical field by comparing the potential energies in the creased and flat states. The theoretical prediction matches consistently with the experimental results.
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