在对聚合物薄膜反浸润(dewetting)现象的研究中,孔洞的生成原因一直是一个富有争论的课题.在反浸润过程中,单从复杂的表面形态不能帮助我们建立一个统一的标准来区分孔洞的成因.

根据旋节(spinodal)反浸润和非均匀成核(heterogeneous nucleation)反浸润机理的差别,在实验中利用人为的改变聚合物薄膜的表面缺陷来看其对反浸润现象的影响, 我们已经能够区分那种反浸润(即旋节或成核)机理在整个过程中起主导作用.但同时我们发现,在由旋节反浸润机理主导的过程中,当聚合物薄膜达到一定厚度时,也会出现类似那种由非均匀成核反浸润机理而产生的孔洞.

为了解孔洞是怎样在旋节反浸润主导的聚合物薄膜产生,我们利用原子力显微镜来观察一片属于此类的薄膜的整个反浸润过程,追溯孔洞的生长过程.结合对孔洞产生所需自由能的计算,我们发现孔洞的形成在某些过程中可关系到能量势垒. 而这些能量势垒可以与热能相匹配,以致热激发成核极可能是这些孔洞形成的主要原因.

根据以上的结果, 我们认为, 由旋节机理主导的反浸润过程中,在薄膜自发形成的波状起伏之间出现大小不同随机分布的孔洞是旋节反浸润机理与热激发成孔相互竞争的结果.而两者导致聚合物薄膜断裂的快慢最终决定了反浸润的表面形态.