介电弹性体柔性电子系统薄膜/基底结构的屈曲行为研究

摘要

伴随着科技的迅猛发展，各类电子产品也应运而生，每时每刻都有新的产品问世。可是，随着电子器件的大量应用，传统电子器件的弊端也逐渐暴露在人们面前。在这一大背景下，新一代柔性电子技术应运而生,使得电子器件具有良好延展性与柔韧性、可任意变形、禁得起反复拉伸弯曲甚至折叠。所谓柔性电子技术是指将有机或者无机材料电子器件制作在柔性基板上的电子器件制造技术。柔性电子器件具有与传统电子器件无法比拟的优点，它可以承受很大的力学变形而保持电学性能不发生变化，具备可弯曲、可伸缩等柔性性能。
　　本论文对柔性电子器件系统中常见的一种薄膜/基底结构的屈曲行为进行理论分析、数值模拟与实验验证。首先对柔性电子系统中薄膜/基底结构的屈曲/后屈曲行为进行理论分析。基于超弹性模型，采用能量法分析薄膜/基底结构在大变形条件下的屈曲/后屈曲行为，给出不同条件下模型的屈曲波长、振幅、临界屈曲应变的解析表达式。而后，利用商用有限元软件建立薄膜/基底结构的模型，并利用适当的边界条件对结构进行受力分析，确定其屈曲以及后屈曲时关键区域的力学性能，与理论分析结果进行对比。最后，对柔性电子薄膜/基底结构在不同条件下的屈曲/后屈曲变形进行实验验证。将实验数据与理论和仿真结果进行对比，计算并分析相关参数的误差。本文的研究结果对柔性电子器件结构的设计和优化具有一定的理论和实际意义。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 柔性电子及介电弹性体

1.3 柔性电子器件及其力学行为的发展概况

1.4 本文的主要研究内容

第2章大变形超弹性柔性电子系统屈曲/后屈曲行为理论研究分析

2.1 引言

2.2 系统模型

2.3薄膜弯曲应变能与薄膜拉伸应变能求解

2.4基于超弹性模型基底应变能求解

2.5屈曲参数的求解

2.6模型的后屈曲分析

2.7 本章小结

第3章 大变形超弹性柔性电子的屈曲/后屈曲仿真计算

3.1 引言

3.2有限元模型的建立及计算

3.3计算结果及讨论分析

3.4基底预应变对屈曲的影响

3.5薄膜厚度对屈曲的影响

3.6后屈曲ABAQUS仿真分析

3.7 本章小结

第4章大变形超弹性柔性电子的屈曲/后屈曲实验分析

4.1 引言

4.2实验仪器与实验方法

4.3实验结果与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢