Abstract In the present study, we report a simple, yet facile route to thickness characterization of the UV/ozone (UVO) treated polydimethylsiloxane (PDMS) thin layer via osmotically-driven wrinkling instability. Through the UVO oxidation process of PDMS, a bi-layered film with local moduli-mismatch regions (i.e., the top UVO exposed region of a thin stiff (less-elastomeric) SiOx layer and the bottom region of an unmodified, elastomeric PDMS foundation) was generated. When ethanol directly dropped on top of a bi-layered film and swelled preferentially a lower elastomeric PDMS foundation, the wrinkles were produced in the confined area within the three-phase contact trace of the ethanol droplet, and then vanished completely as the ethanol evaporated irreversibly. The wrinkle wavelength was observed to be magnified as the mixing ratio of base monomer and curing agent increased from 7:1 to 8:1 to 9:1 to 10:1. The increasing wavelength as a function of increasing UVO treatment time (tUVO) reflected increasing thickness of the silica-like layer. For a given ratio, the SiOx thickness was found to increase similarly to the wrinkling wavelength as the tUVO increased. The thickness varied from 22.3 ~ 43.4 nm to 51.1 ~ 99.3 nm as the tUVO varied from 12 min to 60 min. A hydrophobic recovery of a hydrophilic thin SiOx film created by UVO treatment was observed by examining the wrinkle wavelength as a function of elapsed time. As time passed by, a decrease in the wrinkle wavelength confirmed the hydrophobic-to-hydrophilic transition.

中文翻译：

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通过膨胀驱动的起皱不稳定性估算类二氧化硅薄层的厚度

摘要在本研究中，我们报告了一种通过渗透驱动的起皱不稳定性对 UV/臭氧 (UVO) 处理的聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 薄层进行厚度表征的简单而简便的途径。通过 PDMS 的 UVO 氧化过程，形成具有局部模量失配区域的双层膜（即，薄的刚性（较少弹性）SiOx 层的顶部 UVO 暴露区域和未改性的弹性 PDMS 基础的底部区域）被生成。当乙醇直接滴在双层膜上并优先膨胀较低的弹性 PDMS 基础时，在乙醇液滴三相接触轨迹内的受限区域产生皱纹，然后随着乙醇不可逆蒸发而完全消失. 观察到随着基础单体和固化剂的混合比从 7:1 增加到 8:1 到 9:1 到 10:1，皱纹波长被放大。增加的波长作为增加 UVO 处理时间 (tUVO) 的函数反映了二氧化硅类层的厚度增加。对于给定的比率，发现随着 tUVO 的增加，SiOx 的厚度与起皱波长的增加类似。随着 tUVO 从 12 分钟到 60 分钟不等，厚度从 22.3 ~ 43.4 nm 到 51.1 ~ 99.3 nm 不等。通过检查作为经过时间的函数的皱纹波长，观察到由 UVO 处理产生的亲水性 SiOx 薄膜的疏水恢复。随着时间的推移，皱纹波长的减少证实了疏水到亲水的转变。增加的波长作为增加 UVO 处理时间 (tUVO) 的函数反映了二氧化硅类层的厚度增加。对于给定的比率，发现随着 tUVO 的增加，SiOx 的厚度与起皱波长的增加类似。当 tUVO 从 12 分钟到 60 分钟不等时，厚度从 22.3 ~ 43.4 nm 到 51.1 ~ 99.3 nm 不等。通过检查作为经过时间的函数的皱纹波长，观察到由 UVO 处理产生的亲水性 SiOx 薄膜的疏水恢复。随着时间的推移，皱纹波长的减少证实了疏水到亲水的转变。增加的波长作为增加 UVO 处理时间 (tUVO) 的函数反映了二氧化硅类层的厚度增加。对于给定的比率，发现随着 tUVO 的增加，SiOx 的厚度与起皱波长的增加类似。当 tUVO 从 12 分钟到 60 分钟不等时，厚度从 22.3 ~ 43.4 nm 到 51.1 ~ 99.3 nm 不等。通过检查作为经过时间的函数的皱纹波长，观察到由 UVO 处理产生的亲水性 SiOx 薄膜的疏水恢复。随着时间的推移，皱纹波长的减少证实了疏水到亲水的转变。当 tUVO 从 12 分钟到 60 分钟不等时，厚度从 22.3 ~ 43.4 nm 到 51.1 ~ 99.3 nm 不等。通过检查作为经过时间的函数的皱纹波长，观察到由 UVO 处理产生的亲水性 SiOx 薄膜的疏水恢复。随着时间的推移，皱纹波长的减少证实了疏水到亲水的转变。当 tUVO 从 12 分钟到 60 分钟不等时，厚度从 22.3 ~ 43.4 nm 到 51.1 ~ 99.3 nm 不等。通过检查作为经过时间的函数的皱纹波长，观察到由 UVO 处理产生的亲水性 SiOx 薄膜的疏水恢复。随着时间的推移，皱纹波长的减少证实了疏水到亲水的转变。