基于數(shù)字散斑的柔性薄膜界面結(jié)合強度研究-全文預(yù)覽
【正文】 在拉伸過程中基底本身會產(chǎn)生較大變形，并且夾具很難夾持，因而這種測量方式不能用于柔性層狀復(fù)合薄膜的界面剪切強度測量。其優(yōu)點在于可以不和測量物體接觸就可以測出物體的變形，具有精度高，并可以給出視野范圍內(nèi)的全場變形等優(yōu)點。將硬質(zhì)薄膜和柔軟基底的接觸面形狀設(shè)定為長方形，如圖1(a)所示，硬質(zhì)薄膜寬度設(shè)為w。(a) 寬度示意圖 (b) 厚度示意圖(c) 變性前 (d) 變形后圖1 柔性層狀復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)和均勻壓強加載位置示意圖Fig. 1 the shape of flexible laminar posite film and the location of the uniform pressure圖2是柔性層狀復(fù)合薄膜在加壓后的受力分析圖，其中硬質(zhì)薄膜左側(cè)發(fā)生剪切破壞的長度設(shè)為d。 實驗方法與過程實驗所采用的設(shè)備是由湘潭大學(xué)研制的薄膜材料力學(xué)性能數(shù)字散斑測量儀[13]，所選用的柔軟基底材料為株洲日豐公司提供的厚120 mm的PVDF薄膜。mm2，因此可以忽略彎曲銅薄膜所需要的壓強。將PVDF薄膜樣品一面采用萘鈉處理劑處理后，清洗干凈，裁剪為15 mm15 mm的大小，用丙酮擦拭，風(fēng)干。實驗結(jié)束后將得到的散斑圖片導(dǎo)入系統(tǒng)軟件中進行計算，得到全場的離面位移變化圖像。當(dāng)加載到396 kPa時， μm，銅薄膜和PVDF柔性基底在剪切面處發(fā)生分離，同時銅薄膜對PVDF薄膜的束縛作用消失，PVDF薄膜中心部分在油壓的作用下離面高度瞬間增大,壓強降低,如圖4(c)所示，同時剪切面處分離的銅薄膜產(chǎn)生離面位移。此時的壓強為89 kPa， μm。（a）樣品A1（b）樣品A2圖6 剪切破壞前后離面高度變化Fig. 6 the height variation in center position before Shear failure and after Shear failure (a) sample A1 (b) sample A2根據(jù)實驗原理中給出的公式，A組和B組實驗界面剪切強度計算結(jié)果如表2所示。根據(jù)實驗原理中膜厚要遠小于通油孔徑的原則，建立兩個有限元模型如圖7所示，在柔軟基底的中間部分施加2500kPa壓強使其拱起變形。表3 有限元模型材料屬性Table 3 material properties of finite element model材料E/GPaν柔軟基體 GPa硬質(zhì)薄膜114 GPa mm時的水平方向的真實應(yīng)變(LE11)計算結(jié)果，此時對應(yīng)壓強分別為1275 kPa和275 kPa，如圖8(a)和圖8(b)所示。從圖中可以看出隨著壓強的增大，位于剪切面處的柔性基底在水平方向的真實應(yīng)變也慢慢增大。（2）通過改變剪切面的長度和加壓區(qū)域的寬度， kPa之間。參考文獻： [1]Takahiro Kawai,Chikara Ohtsuki,Masanobu Kamitakahara, Toshiki Miyazaki,Masao Tanihara,Yoshimitsu Sakagu chi,Shigeji of an apatite layer on polyamide films containing sulfonic groups by a biomimetic pro cess[J]. Biomaterials,2004,25(19):45294534. [2], and tribological per for mance of DLC and SiDLC films deposited on nitrile rubber[J].Surface and Coatings Technology,2012,206(22):45854593 [3]許巍,[J].力學(xué)進展,2008,02:137150（Xu Wei,Lu electronic systems and mechanical properties[J].Advances in Mechanics,2008,02:137150（in Chinese））[4]Jie Ran,Jizhong Zhang,Wenqing Yao,Yueteng of Cu film and Ti/Cu film on polyimide prepared by ion beam techniques[J].Applied Surface Science, 2010,256(23):70107017.[5],JaeBok of NiMoNb adhesion layer on plas matreated polyimide substrate for flexible electronic devices[J].Thin Solid Films,2014,558(0):405410. [6]Xiang Y,Li T,Suo Z,Vlassak J ductility of a metal film adherent on a polymer substrate[J].Applied Ph ysic s Letters,2005,87(16):161910.[7]Yuichi Utsumi,Takefumi of the adhesive force of metal films on PTFE surface achiev e d by fastatombeam surf
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