柔性電子中PDMS的力學(xué)性能及粘接研究.pdf

1、柔性電子是一門新興的技術(shù)，柔性電子技術(shù)的發(fā)展很有可能帶來一場(chǎng)電子技術(shù)革命，極大的改變我們的生活。早期研究者們?cè)噲D用柔性有機(jī)材料替代傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體，目前主流的設(shè)計(jì)理念是將無機(jī)半導(dǎo)體例如硅置于柔性有機(jī)基體之上，通過力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并利用基體的柔性實(shí)現(xiàn)整體的可彎曲與可延展，這樣做可使柔性電子產(chǎn)品兼?zhèn)漭p、薄與高可靠性等特點(diǎn)。柔性電子目前尚處于初步階段，很多理論還未建立，實(shí)驗(yàn)還不完善，因此十分有必要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步探索和研究。
　　針對(duì)將無機(jī)半

2、導(dǎo)體置于柔性有機(jī)基體之上這種設(shè)計(jì)思路，主要有三種典型的結(jié)構(gòu):波紋狀結(jié)構(gòu)、精確受控屈曲結(jié)構(gòu)和島橋結(jié)構(gòu)。本文將沿著波紋狀結(jié)構(gòu)展開研究，主要探索柔性基板材料PDMS的相關(guān)力學(xué)性能以及PDMS的表面改性方法。首先成功探索了一套制做柔性基體PDMS的工藝流程，PDMS由兩種溶液混合后固化形成，不同的混合比將產(chǎn)生不同性能的PDMS。接著利用組裝的測(cè)力裝置對(duì)PDMS做拉伸實(shí)驗(yàn)，測(cè)試彈性模量，繪制拉伸曲線，PDMS在2％的變形范圍內(nèi)一直處于線彈性小變形

3、階段，胡克定律完全適用。通過數(shù)字散斑技術(shù)測(cè)量了PDMS的泊松比以及平直狀PDMS在拉伸狀態(tài)下表面不同點(diǎn)的應(yīng)變值。接下來對(duì)比了紫外照射改性和等離子改性對(duì)PDMS的影響，利用測(cè)角軟件測(cè)試了經(jīng)改性后PDMS表面的接觸角，結(jié)果顯示等離子體改性更加快捷高效。利用等離子機(jī)成功鍵合了PDMS，分析了功率、氣體流量、處理時(shí)間、表面清潔度等參數(shù)對(duì)鍵合效果的影響，利用拉伸機(jī)、數(shù)字散斑和有限元比較了鍵合后PDMS的鍵合強(qiáng)度。等離子體鍵合傳統(tǒng)的方法是采用純氧或

4、純氮，鍵合后通常需用重物按壓數(shù)小時(shí)。本文則采用了空氣，使PDMS能夠在極短的時(shí)間內(nèi)鍵合并擁有足夠的鍵合強(qiáng)度。最后利用有限元軟件分析了正弦型波紋結(jié)構(gòu)的PDMS所受應(yīng)力應(yīng)變，比較了波幅、波長(zhǎng)、厚度等幾何參數(shù)對(duì)最大應(yīng)力應(yīng)變的影響以及波峰波谷及介于波峰波谷的中部位置處各點(diǎn)各方向的應(yīng)力應(yīng)變。
　　本文工作進(jìn)一步豐富了柔性電子領(lǐng)域中關(guān)于PDMS基體制備、材料性能測(cè)試、表面改性及鍵合等問題的實(shí)驗(yàn)方法研究，包括工藝過程的認(rèn)知，有助于類似問題的探究