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聚酰亚胺基/铜薄膜复合材料

点击次数:649    发布日期:2016-05-09   本文链接:http://www.pibomo.com/news/594.html

      薄膜/基底结构是复合材料科学和电子学中应用很广。泛的一种结构。在材料加工和使用过程中,残余应力和外加应力影响下的形变是造成薄膜/基底的界面损伤和破坏的重要原囚.在柔性电子领域中,典型的柔性高分子(如聚酰亚胺)基铜薄膜在应用中需要承受较大的塑性形变。这对该体系的延展性能提出较高要求。

      由于基底对金属薄膜的作用是通过膜基界面来实现的,较弱的界面结合力会造成变形过程中的界面脱粘,脱层或断裂,从而严重影响铜薄膜的延展性。实验结果表明。界面结合能力强的柔性高分子基铜薄膜可以承受更大的延伸变形。

      内聚力模型(Cohesive zone model)是模拟膜/基界面的常用力学本构模型。目前,运用内聚力模型模拟膜/基界面已有大量研究,用该模型分析了金属基陶瓷纤维增强复合材料中基体纤维界面的破坏:在数值模拟的基础上利用此模型提出了高分子基底的脆性陶瓷薄膜的结合能力和断裂韧性的评价方法;利用该模型模拟了硅基金属薄膜体系的撕裂实验(Peel test),对膜基界面性质进行了合理的描述:的数值模拟同样采用该模型来研究高分子基底金属薄膜,指出结合强度大的界面可以抑制金属薄膜的颈缩失效,从而使金属薄膜获得更大的断裂临界应变。

      从目前的研究来看,大多数数值模拟都局限于脆性基底或脆性薄膜,针对柔性高分子基金属薄膜领域的模拟研究很少,而已知的仅有研究将金属薄膜的断裂作为膜基体系失效的评价标准。然而,由于金属和高分子基底的结合是分子键结合,这种结合强度较弱,往往小于金属薄膜的自身强度,所以在膜/基体系形变中界面失效可能先于薄膜失效,而成为主要的失效方式。因此,将界面断裂作为评价膜/基体系失效的判据更为合理,进而定量描述薄膜在形变过程中的界面损伤演化显得十分重要.本文采用商业有限元软件ABAQUS中的内聚力单元(Cohesive element)ts]g她g了这一体系在形变过程中界面损伤的演化过程和破坏机理,着重讨论了界面结合强度对界面损伤和破坏的影响,同时研究了界面性质对膜/基体系延展性能的影响。


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