毕业论文-铁电柔性电子器件性能仿真和制备技术,共79页,22922字
中文摘要
近年来,柔性可延展电子由于其突出的便携性和可移植性日益受到电子产业
界和学术界的关注,而铁电柔性电子是拓展柔性电子智能化、多功能化应用的一
条思路。针对铁电柔性电子的性能仿真与制备技术的研究具有重要的理论和实用
意义。
本文针对铁电柔性电子器件制备中的关键技术——转印进行实验研究和有限
元模拟。介绍了转印实验的样品制备、结构组装、撕起和显微镜观察等步骤,并
讨论了实验结果中的一些现象。建立了转印过程的有限元模型,模拟了薄膜发生
断裂和应力波传播的过程,给出了撕起的速度对断裂效率和应力集中程度的影
响,为改善转印实验的效果提供了指导。
本文还开展了利用高速摄像机和数字图像相关方法研究剥落实验的工作,以
探索 PDMS 与薄膜材料之间的界面行为。实验结果符合理论预期,证明了该方法
的可行性。
关键词:柔性电子;转印;有限元;数字图像相关方法
目录
第 1 章
引 言 ....1
1.1 研究背景 ...1
1.2 研究现状 ...3
1.2.1 柔性电子概念的提出 ....3
1.2.2 柔性电子研究进展 3
1.2.3 柔性电子器件制备中的关键技术——转印 ..5
1.3 论文的研究内容及安排 .....5
1.3.1 论文的主要研究内容 ....5
1.3.2 论文的章节安排 ...6
第 2 章 转印过程的实验研究 ....7
2.1 转印技术简介 ....7
2.2 实验设备与实验平台 .......12
2.2.1 加载台 12
2.2.2 电子显微镜 .13
2.3 实验过程与实验结果 .......14
2.3.1 样品制备 .....14
2.3.2 结构组装 .....17
2.3.3 撕起 ....18
2.3.4 显微镜观察 .19
2.4 本章总结 .21
第 3 章 转印过程的有限元模拟 ......22
3.1 撕起效率的率相关性 .......22
3.2 问题描述 .22
3.3 有限元模型的建立 ..23
3.3.1 部件( Part 模块) ......23
3.3.2 物性( Property 模块) .......24
3.3.3 结构配置( Assembly 模块) ......26
3.3.4 分析步( Step 模块) ..26
3.3.5 相互作用( Interaction 模块) ....26
3.3.6 载荷与边界条件( Load 模块) ..27
3.3.7 网格( Mesh 模块) ....28
3.4 有限元模拟的结果及其分析 ...29
3.4.1 计算结果汇总 .....29
3.4.2 金条发生断裂和应力波传播的动态过程图解 .....29
3.4.3 撕起速度对断裂效率的影响 .......32
3.4.4 撕起速度对应力集中的影响 .......33
3.5 有限元模型的改进 ..34
3.5.1 前述有限元模型的局限性 ...34
3.5.2 改进的思路 .35
3.6 改进后的有限元模型的计算结果 ....37
3.6.1 计算结果汇总 .....37
3.6.2 撕起速度对断裂效率和应力集中的影响 ....37
3.6.3 金条断裂的动态过程与模型改进的效果 ....39
3.6.4 应力波波速的验证 ......41
3.7 本章总结 .44
第 4 章 利用高速摄像机和数字图像相关方法研究剥落实验 .45
4.1 剥落实验 .45
4.1.1 剥落实验简介 .....45
4.1.2 研究剥落实验的目的 ..46
4.2 数字图像相关方法简介 ...47
4.3 实验设备与平台 ......48
4.3.1 高速摄像机 .48
4.3.2 实验平台 .....49
4.4 实验过程和结果 ......49
4.4.1 样品制备 .....49
4.4.2 实验步骤与数据采集 ..51
4.4.3 数据处理与分析 .52
4.4.4 实验存在的问题 .55
4.5 本章总结 .55
第 5 章
全文总结 ....56
插图索引 ...57
表格索引 ...60
参考文献 ...61
致 谢...64
声 明...65
附录 A 外文资料的调研阅读报告或书面翻译 ..66
附录 B 粘弹性本构关系的 Prony 级数表示 ......70
在学期间参加课题的研究成果 ..72