專利名稱：一種測(cè)量硬薄膜與軟基底界面斷裂韌性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量硬薄膜與軟基底界面斷裂韌性的方法，屬于工程材料、結(jié)構(gòu)形變及力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
柔性電子可以避免傳統(tǒng)電子產(chǎn)品硬、脆的特點(diǎn)，近來(lái)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，其中無(wú)機(jī)柔性電子(硬薄膜-軟基底結(jié)構(gòu))兼具無(wú)機(jī)半導(dǎo)體優(yōu)良的電化學(xué)性能和塑性基底優(yōu)良的柔韌性能，更是關(guān)注的重點(diǎn)。對(duì)于柔性電子結(jié)構(gòu)，在使用過(guò)程中不可避免的需要承受反復(fù)的拉伸、彎曲等變形。此時(shí)，電子器件與基底界面可能出現(xiàn)脫粘、滑移等現(xiàn)象， 而且這種界面的失效往往先于材料本身的破壞，因此有必要研究柔性電子結(jié)構(gòu)的界面性能和破壞機(jī)理。目前，有一些測(cè)量界面斷裂韌性的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法。雙懸臂梁(DCB)實(shí)驗(yàn)和端部載荷劈裂(ENF)實(shí)驗(yàn)分別適用于純I型裂紋和純II型裂紋，三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn)、四點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn)一般用來(lái)測(cè)量均勻金屬材料的混合型斷裂韌性，Brazil-nut用來(lái)進(jìn)行脆性材料的混合型斷裂實(shí)驗(yàn)。然而，對(duì)于無(wú)機(jī)柔性電子，一般具有硬薄膜-軟基底結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的測(cè)試方法將導(dǎo)致軟基底很大的變形，相應(yīng)的非線性行為大大降低了測(cè)試的精度。因此，亟待開(kāi)發(fā)測(cè)量無(wú)機(jī)柔性電子界面斷裂韌性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量硬薄膜與軟基底界面斷裂韌性的方法，對(duì)柔性電子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義，避免柔性結(jié)構(gòu)因變形過(guò)渡而失效。該方法特別適用于硬薄膜-軟基底的結(jié)構(gòu)，操作簡(jiǎn)單、方便。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種測(cè)量硬薄膜與軟基底界面斷裂韌性的方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)將貼有硬薄膜的軟基底水平放置在平板上，固定軟基底的A端，同時(shí)允許B端在水平方向的移動(dòng)，記錄軟基底的原長(zhǎng)L ；2)對(duì)軟基底的B端施加水平方向的壓力，使軟基底發(fā)生向上偏轉(zhuǎn)的屈曲，并實(shí)時(shí)觀察硬薄膜與軟基底的界面直至界面脫粘或者滑移現(xiàn)象出現(xiàn)為止，記錄此時(shí)軟基底在水平方向的壓縮量dL ；根據(jù)格里菲斯能量準(zhǔn)則，斷裂韌性可以由能量釋放率表征，利用下列公式求得硬薄膜與軟基底的界面出現(xiàn)脫粘失效和滑移失效的臨界能量釋放率分別為
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權(quán)利要求
1. 一種測(cè)量硬薄膜與軟基底界面斷裂韌性的方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)將貼有硬薄膜的軟基底水平放置在平板上，固定軟基底的A端，同時(shí)允許B端在水平方向的移動(dòng)，記錄軟基底的原長(zhǎng)L ；2)對(duì)軟基底的B端施加水平方向的壓力，使軟基底發(fā)生向上偏轉(zhuǎn)的屈曲，并實(shí)時(shí)觀察硬薄膜與軟基底的界面直至界面脫粘或者滑移現(xiàn)象出現(xiàn)為止，記錄此時(shí)軟基底在水平方向的壓縮量dL ；根據(jù)格里菲斯能量準(zhǔn)則，斷裂韌性由能量釋放率表征，利用下列公式求得硬薄膜與軟基底的界面出現(xiàn)脫粘失效和滑移失效的臨界能量釋放率分別為
全文摘要
一種測(cè)量硬薄膜與軟基底界面斷裂韌性方法，屬于工程材料、結(jié)構(gòu)形變及力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該方法利用軟基底受壓發(fā)生向上偏轉(zhuǎn)的屈曲，此時(shí)基底的上表面受到拉應(yīng)力的作用，使得硬薄膜與軟基底界面發(fā)生脫粘或滑移失效，求得界面失效的臨界能量釋放率，根據(jù)格里菲斯能量準(zhǔn)則，將界面失效時(shí)的臨界能量釋放率作為斷裂韌性。該方法特別適用于硬薄膜與軟基底結(jié)構(gòu)，操作簡(jiǎn)單、方便。
文檔編號(hào)G01N3/00GK102393328SQ20111031947
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者馮雪, 曲斌瑞, 黃銀 申請(qǐng)人:清華大學(xué)