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贝壳尤其是贝壳中的珍珠层因具有极其优异的力学性能而备受关注。研究表明其优异的力学性能源于其独特的“砖泥结构”。为了模拟或复制珍珠层独特的结构,本研究制备了PE/TiO2纳米复合多层薄膜,并研究了其力学行为。实验采用层层自组装(LBL)和化学浴沉积法(CBD),在取向为(100)的单晶硅基底上制备了PE/TiO2纳米复合多层薄膜,并对PE/TiO2纳米复合多层膜的沉积工艺进行了系统的研究。采用3D激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射及其高分辨透射电子显微镜(TEM/HRTEM)等对纳米多层膜的形貌、成分、微结构进行了系统的表征和分析。采用显微硬度计、纳米压痕仪以及简支梁弯曲装置研究了纳米多层膜力学性能,获得以下研究结果：(1)采用LBL和CBD方法成功地在单晶硅基体上制备了PE/TiO2纳米复合多层膜,多层膜为相互叠加的层状结构,此种有机/无机层层叠加的结构对裂纹扩展起到阻碍作用。(2)TEM和HRTEM观察表明,有机聚电解PAH/PSS的循环次数为两次时,在有机/无机层间可以获得矿物质桥；裂纹在有机层与无机层交界处发生偏转；无机层由非晶TiO2和部分纳米晶TiO2组成,纳米晶TiO2晶粒尺寸约为5nm。(3)不同无机/有机(TiO2/PE)厚度比的纳米复合多层膜的硬度、弹性模量以及断裂韧性测试结果表明,随无机/有机厚度比的增加,复合薄膜的硬度和弹性模量表现为增大趋势,而复合薄膜的断裂韧性具有减小的趋势。(4)采用弯曲法测量了有机层循环为PEI/PSS/(PAH/PSS)3四层PE/TiO2纳米复合薄膜的断裂功,经计算其断裂能为1.02J·m-2。