向列玻璃是一种模量可达GPa量级的强交联液晶聚合物网络，光照或加热都可导致其发生平行和垂直于指向矢的变形。合理裁剪指向矢分布可对向列玻璃在外部刺激下的变形模式进行编码，进而应用于新型功能器件的设计。目前的合成技术能够产生几乎任意复杂的指向矢分布，定量掌握指向矢分布与向列玻璃变形响应的关系便成为关键。本项目基于理论、模拟和实验，系统研究复杂变化指向矢场及其相关效应对膜片非线性变形和屈曲行为的影响，目标是为实现不同模式的膜片变形编码提供理论基础、设计思路和分析工具。主要研究成果包括： 1. 建立了具有任意三维指向矢分布的向列玻璃膜片变形响应的几何非线性模型，将单畴和多畴指向矢分布、拓扑缺陷、逐点变化的各向异性、光强衰减等因素纳入统一的理论框架. 2. 发展了一种将复杂非均质和各向异性向列玻璃膜片严格等价为均匀各项同性体进而模拟其非线性变形和后屈曲行为的高效数值方法，计算量与指向矢分布的复杂程度无关. 3.预言了局部光照可导致向列玻璃膜片远场面外挠度随距离增加按对数规律放大的现象，给出了理论判据，为通过局部刺激调控膜片大范围变形提供了可能的思路. 4. 通过理论和数值模拟演示了利用多畴指向矢场可使膜片产生多种复杂和可切换变形形貌的可能性，阐明了指向矢场拓扑缺陷符号决定膜片局部面外位移方向的物理机制. 5. 提出引入变化的三维指向矢场拓展向列玻璃膜片面外变形空间的策略，采用逆向设计给出了可使膜片变形为沿单方向任意变化的无应力目标构型的指向矢分布解析解. 基于上述成果，已在Int. J. Solids Struct., J. Appl. Mech., Phys. Rev. E和Thin Solid Films等国际学术期刊发表论文5篇，另有4篇已投稿或被约稿。项目实施过程中培养硕士3名，2名博士生即将毕业；参加国际学术会议2次，国内学术会议11人次；在国内其它单位作学术报告8次，接待国外学者来访交流16人次。 2100433B