孔洞化柔性基底對金屬薄膜力學性能的研究.pdf

1、隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的新技術應用到人們生活中，特別是柔性電子材料的產(chǎn)生與發(fā)展，其已經(jīng)廣泛應用于微納電子的行業(yè)中，如：傳感器，薄膜太陽能電池材料，生物材料等廣闊的領域。通過將金屬薄膜結合在柔性的基底上，整個系統(tǒng)能提高微小尺寸的金屬薄膜較低的拉伸斷裂應變，擴大了微納米尺寸的金屬薄膜的應用條件。因此需要不斷的提高自由金屬薄膜的在柔性基底上的斷裂應變對其壽命和使用條件有重要意義。
　　基于以上因素，本文通過數(shù)值模擬計算和實驗手

2、段研究了柔性基底結構上的金屬薄膜的變形狀態(tài)和斷裂過程。本文首先通過有限元軟件（ABAQ US）對柔性基底進行結構化的設計，使其擁有特殊的力學性能-呈現(xiàn)結構的負泊松比效應（“拉脹壓縮”），通過ABAQUS的python腳本文件前后處理，得以設計一定范圍內(nèi)負泊松比（ν=-0.75左右）的柔性基底結構；其次，我們通過在柔性基底上引入帶有小型缺口的金屬薄膜進行單軸拉伸模擬，在金屬薄膜內(nèi)部加入內(nèi)聚力單元斷裂模型，模擬金屬薄膜在柔性基底上拉伸破壞產(chǎn)

3、生Ⅰ型裂紋的過程，通過調(diào)整基底結構的形式來抑制或延緩金屬薄膜破壞的過程；最后我們使用雙組分的硅橡膠材料來制備合適的基底結構，通過磁控濺射氣相沉積（PVD）金屬薄膜在柔性基底上，并將之放置在自制的小型拉伸裝置，進行單軸拉伸，通過安捷倫精密半導體參數(shù)分析儀測量金屬薄膜電阻的變化和使用光學顯微鏡觀察金屬薄膜裂紋密度的產(chǎn)生與增殖，評價其力學性能的變化。本課題的結果和分析對評估柔性基底上金屬薄膜的受力狀態(tài)和預測柔性電子的使用壽命以及對合理柔性基底