最近，一個電場可調控水濕性表面的液晶聚合物薄膜材料在實驗上已被開發出來。本研究藉由原子力顯微鏡來觀察及量化出液晶聚合物薄膜如何在不同外加電壓下，調控表面的附著力或水濕性。利用原子力顯微鏡的微小探針懸臂，可敏感地偵測奈米尺度下的物理性質。觀察在不同外加電壓下，液晶聚合物薄膜在極微小表面的附著力與表面形貌變化，並且同時定量地分析附著力與外加電壓的關係。這個研究不但瞭解可利用電場調控水濕性表面的液晶聚合物薄膜材料之基本物質特性及操作機制，同時此研究的成果也可提進一步提供未來相關技術應用，例如：液體透鏡、擋風玻璃，和顯示器…等等。

This study successfully demonstrates the electrical control of the surface wettability of liquid crystal and polymer composite film. The application of external voltages significantly affects the surface wettability of the film. This study uses atomic force microscopy to quantitatively characterize the fundamental mechanism responsible for the structurally driven changes in surface properties at various applied voltages. The surface wettability transitions of the film are electrically driven, as shown by reorganized liquid crystal molecules. Measurements of the voltage-dependent surface wettability of the composite film suggest novel approaches to supporting control applications of future electro-optical nanotechnology devices, including liquid lenses, windshields and displays.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XIII

第一章 緒論 1
1-1 液晶簡介[1, 2] 1
1-1-1 液晶發展歷史 1
1-1-2 液晶分子結構 3
1-1-3 常見的液晶相 4
1-1-4 彈性連續體簡介 5
1-2 研究動機 5
1-2-1 不同液晶濃度下的薄膜表面水濕性 7
1-2-2 不同電極設計對薄膜表面水濕性的影響 7
1-2-3 薄膜表面粗糙度與薄膜表面附著力的關係 8
第二章 基礎理論與原理 9
2-1表面水濕性的理論 9
2-2 基礎理論模型：Wenzel模型與Cassie模型 10
第三章 實驗方法 14
3-1 樣品製備 14
3-2 實驗設計 16
3-2-1拉鍊型(zigzag)電極實驗 16
3-2-2直線型(straight)電極實驗 17
3-2-3改變樣品粗糙度實驗 18
3-3 實驗儀器 18
3-3-1 原子力顯微鏡介紹 18
3-3-2原子力顯微鏡操作原理 20
3-3-3原子力顯微鏡基本操作模式 24
3-3-4力與探針樣品間距曲線的工作原理[17] 26
3-3-5 量測儀器設置 28
3-3-6 實驗操作步驟 30
第四章 實驗結果與討論 31
4-1 拉鍊型(zigzag)電極影響薄膜表面水濕性的機制[18] 31
4-2 直線型(straight)電極影響薄膜表面水濕性的機制 42
4-3 薄膜表面粗糙度對薄膜表面附著力的影響 64
第五章 結論與未來展望 74
參考文獻 76

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