Guided Formation of 3D Helical Mesostructures by Mechanical Buckling: Analytical Modeling and Experimental Validation

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 17, 2016, Pages 2909-2918

  Liu, Yuan ^a   Yan, Zheng ^b   Lin, Qing ^b   Guo, Xuelin ^b   Han, Mengdi ^c   Nan, Kewang ^b   Hwang, Keh Chih ^a   Huang, Yonggang ^d   Zhang, Yihui ^a   Rogers, John A ^e  

^a TSINGHUA UNIVERSITY   (China)

^b United States of America   (United States)

^c PEKING UNIVERSITY   (China)

^d NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^e UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

Author keywords

3D assembly; buckling; helix; modeling; serpentine structures

Indexed keywords

ANALYTICAL MODELS; BRITTLE FRACTURE; FINITE ELEMENT METHOD; MODELS; SERPENTINE; SILICATE MINERALS; STRAIN ENERGY; STRUCTURAL DESIGN;

ELECTROMAGNETIC PROPERTIES; EXPERIMENTAL VALIDATIONS; FABRICATION PARAMETERS; HELICAL CONFIGURATION; HELIX; INORGANIC SEMICONDUCTORS; MICRO-SYSTEM TECHNOLOGIES; SQUARE-ROOT DEPENDENCE;

BUCKLING;

EID: 84959378584     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201505132     Document Type: Article

References (53)

1. R. N. Dean, P. C. Nordine, C. G. Christodoulou, Microw. Opt. Technol. Lett. 2000, 24, 106.
2. R. D. Farahani, H. Dalir, V. Le Borgne, L. A. Gautier, M. A. El Khakani, M. Levesque, D. Therriault, Nanotechnology 2012, 23, 085502.
3. Y. B. Huang, L. Y. He, H. Y. Jiang, Y. X. Chen, Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 6849.
4. S. G. He, F. Chen, K. Y. Liu, Q. Yang, H. W. Liu, H. Bian, X. W. Meng, C. Shan, J. H. Si, Y. L. Zhao, X. Hou, Opt. Lett. 2012, 37, 3825.
5. F. Xu, W. Lu, Y. Zhu, ACS Nano 2011, 5, 672.
6. S. Xu, Z. Yan, K.-I. Jang, W. Huang, H. Fu, J. Kim, Z. Wei, M. Flavin, J. McCracken, R. Wang, A. Badea, Y. Liu, D. Xiao, G. Zhou, J. Lee, H. U. Chung, H. Cheng, W. Ren, A. Banks, X. Li, U. Paik, R. G. Nuzzo, Y. Huang, Y. Zhang, J. A. Rogers, Science 2015, 347, 154.
7. T. Castle, Y. G. Cho, X. T. Gong, E. Y. Jung, D. M. Sussman, S. Yang, R. D. Kamien, Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 245502.
8. M. Eidini, G. H. Paulino, Sci. Adv. 2015, 1, e1500224.
9. E. T. Filipov, T. Tachi, G. H. Paulino, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 12321.
10. T. G. Leong, A. M. Zarafshar, D. H. Gracias, Small 2010, 6, 792.
11. V. Y. Prinz, D. Grutzmacher, A. Beyer, C. David, B. Ketterer, E. Deckardt, Nanotechnology 2001, 12, 399.
12. O. G. Schmidt, K. Eberl, Nature 2001, 410, 168.
13. D. M. Sussman, Y. Cho, T. Castle, X. T. Gong, E. Jung, S. Yang, R. D. Kamien, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 7449.
14. Y. H. Zhang, Z. Yan, K. W. Nan, D. Q. Xiao, Y. H. Liu, H. W. Luan, H. R. Fu, X. Z. Wang, Q. L. Yang, J. C. Wang, W. Ren, H. Z. Si, F. Liu, L. H. Yang, H. J. Li, J. T. Wang, X. L. Guo, H. Y. Luo, L. Wang, Y. G. Huang, J. A. Rogers, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 11757.
15. R. J. Jackman, J. L. Wilbur, G. M. Whitesides, Science 1995, 269, 664.
16. J. A. Rogers, R. J. Jackman, G. M. Whitesides, J. Microelectromech. Syst. 1997, 6, 184.
17. J. W. Choi, R. B. Wicker, S. H. Cho, C. S. Ha, S. H. Lee, Rapid Prototyping J. 2009, 15, 59.
18. T. Horiuchi, H. Ishii, Y. Shinozaki, T. Ogawa, Microelectron. Eng. 2011, 88, 2567.
19. T. Horiuchi, H. Ishii, Y. Shinozaki, T. Ogawa, K. Kojima, Jpn. J. Appl. Phys. 2011, 50, 06gm10.
20. D. L. Olson, T. L. Peck, A. G. Webb, R. L. Magin, J. V. Sweedler, Science 1995, 270, 1967.
21. S. V. Golod, V. Y. Prinz, V. I. Mashanov, A. K. Gutakovsky, Semicond. Sci. Technol. 2001, 16, 181.
22. D. J. Bell, T. E. Bauert, L. Zhang, L. X. Dong, Y. Sun, D. Grutzmacher, B. J. Nelson, Nanotechnology 2007, 18, 055304.
23. X. Y. Kong, Z. L. Wang, Nano Lett. 2003, 3, 1625.
24. W. Huang, X. Yu, P. Froeter, R. M. Xu, P. Ferreira, X. L. Li, Nano Lett. 2012, 12, 6283.
25. A. Yamada, F. Niikura, K. Ikuta, J. Micromech. Microeng. 2008, 18, 025035.
26. J. Hu, M. F. Yu, Science 2010, 329, 313.
27. L. L. Lebel, B. Aissa, M. A. El Khakani, D. Therriault, Adv. Mater. 2010, 22, 592.
28. S. Z. Guo, F. Gosselin, N. Guerin, A. M. Lanouette, M. C. Heuzey, D. Therriault, Small 2013, 9, 4118.
29. S. Y. Wu, C. Yang, W. Hsu, L. W. Lin, Microsyst. Nanoeng. 2015, 1, 15013.
30. C. N. LaFratta, L. J. Li, J. T. Fourkas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 8589.
31. J. K. Gansel, M. Thiel, M. S. Rill, M. Decker, K. Bade, V. Saile, G. von Freymann, S. Linden, M. Wegener, Science 2009, 325, 1513.
32. Y. G. Sun, W. M. Choi, H. Q. Jiang, Y. G. Y. Huang, J. A. Rogers, Nature Nanotechnol. 2006, 1, 201.
33. R. D. Farahani, K. Chizari, D. Therriault, Nanoscale 2014, 6, 10470.
34. Y. Klein, E. Efrati, E. Sharon, Science 2007, 315, 1116.
35. V. B. Shenoy, D. H. Gracias, MRS Bull. 2012, 37, 847.
36. Z. Y. Huang, W. Hong, Z. Suo, J. Mech. Phys. Solids 2005, 53, 2101.
37. H. Q. Jiang, Y. G. Sun, J. A. Rogers, Y. G. Huang, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 133119.
38. H. Q. Jiang, Y. G. Sun, J. A. Rogers, Y. G. Huang, Int. J. Solids Struct. 2008, 45, 2014.
39. Y. W. Su, J. Wu, Z. C. Fan, K. C. Hwang, J. Z. Song, Y. G. Huang, J. A. Rogers, J. Mech. Phys. Solids 2012, 60, 487.
40. J. Song, H. Jiang, W. M. Choi, D. Y. Khang, Y. Huang, J. A. Rogers, J. Appl. Phys. 2008, 103, 014303.
41. L. Giomi, L. Mahadevan, Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 238104.
42. A. Goriely, M. Nizette, M. Tabor, J. Nonlinear Sci. 2001, 11, 3.
43. T. Li, Z. G. Suo, S. P. Lacour, S. Wagner, J. Mater. Res. 2005, 20, 3274.
44. M. Gonzalez, F. Axisa, M. V. BuIcke, D. Brosteaux, B. Vandevelde, J. Vanfleteren, Microelectron. Reliab. 2008, 48, 825.
45. D. H. Kim, N. S. Lu, R. Ma, Y. S. Kim, R. H. Kim, S. D. Wang, J. Wu, S. M. Won, H. Tao, A. Islam, K. J. Yu, T. I. Kim, R. Chowdhury, M. Ying, L. Z. Xu, M. Li, H. J. Chung, H. Keum, M. McCormick, P. Liu, Y. W. Zhang, F. G. Omenetto, Y. G. Huang, T. Coleman, J. A. Rogers, Science 2011, 333, 838.
46. Y. H. Zhang, S. D. Wang, X. T. Li, J. A. Fan, S. Xu, Y. M. Song, K. J. Choi, W. H. Yeo, W. Lee, S. N. Nazaar, B. W. Lu, L. Yin, K. C. Hwang, J. A. Rogers, Y. Huang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 2028.
47. Y. H. Zhang, S. Xu, H. R. Fu, J. Lee, J. Su, K. C. Hwang, J. A. Rogers, Y. Huang, Soft. Matter. 2013, 9, 8062.
48. Y. A. Huang, Y. Z. Wang, L. Xiao, H. M. Liu, W. T. Dong, Z. P. Yin, Lab Chip 2014, 14, 4205.
49. T. Widlund, S. X. Yang, Y. Y. Hsu, N. S. Lu, Int. J. Solids Struct. 2014, 51, 4026.
50. S. X. Yang, Y. C. Chen, L. Nicolini, P. Pasupathy, J. Sacks, B. Su, R. Yang, D. Sanchez, Y. F. Chang, P. L. Wang, D. Schnyer, D. Neikirk, N. S. Lu, Adv. Mater. 2015, 27, 6423.
51. S. X. Yang, B. Su, G. Bitar, N. S. Lu, Int. J. Fracture 2014, 190, 99.
52. S. S. Yao, Y. Zhu, Adv. Mater. 2015, 27, 1480.
53. A. E. H. Love, A Treatise on the Mathematical Theory of Elasticity, Cambridge University Press, New York, NY, USA 2013.