介电弹性体柔性电子系统薄膜/基底结构的屈曲行为研究
发布时间：2021-11-01 14:57
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。...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
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
1.2.1 柔性电子技术简介
1.2.2 介电弹性体简介
1.3 柔性电子器件及其力学行为的发展概况
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
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
2.3.1 薄膜弯曲应变能
2.3.2 薄膜拉伸应变能
2.3.3 大变形条件下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
2.4.1 介电弹性体的本构模型
2.4.2 材料常数的测定
2.4.3 neo-Hookean模型的求解
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
3.2.1 预拉伸模型的建立及网格划分
3.2.2 预应变在两个job之间的传递
3.2.3 薄膜的引入及预应变的释放
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
3.6.1 后屈曲仿真分析方法
3.6.2 后屈曲结论分析
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
4.2.1 实验仪器
4.2.2 实验方法
4.3 实验结果与分析
4.3.1 测量结果
4.3.2 测量结果的分析
4.3.3 后屈曲实验分析
4.3.4 结果分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管和石墨烯在柔性电子器件中的应用[J]. 汪炳伟,孙东明. 印制电路信息. 2013(12)
[2]罗升横河直线电动机、直驱电动机平台在晶圆激光切割机上的应用[J]. 赵琦. 金属加工(冷加工). 2008(09)
博士论文
[1]石墨烯的制备、表征及光电性质应用研究[D]. 许士才.山东师范大学 2014
[2]碳纳米结与柔性电子器件力学性能的数值分析[D]. 李明.大连理工大学 2012
[3]电活性介电弹性体的本构理论和稳定性[D]. 刘立武.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]基于介电弹性体智能软材料的能量收集理论研究与器件设计[D]. 吕雄飞.哈尔滨工业大学 2014
[2]金属纳米阵列材料的制备和苯甲酸衍生物的THz光谱研究[D]. 李振.首都师范大学 2008
[3]血糖监测微系统中微针头的制作研究[D]. 汪潇.华东师范大学 2006
[4]激光切割机控制系统的改进研究[D]. 李文华.四川大学 2005
本文编号：3470310
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
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
1.2.1 柔性电子技术简介
1.2.2 介电弹性体简介
1.3 柔性电子器件及其力学行为的发展概况
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
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
2.3.1 薄膜弯曲应变能
2.3.2 薄膜拉伸应变能
2.3.3 大变形条件下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
2.4.1 介电弹性体的本构模型
2.4.2 材料常数的测定
2.4.3 neo-Hookean模型的求解
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
3.2.1 预拉伸模型的建立及网格划分
3.2.2 预应变在两个job之间的传递
3.2.3 薄膜的引入及预应变的释放
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
3.6.1 后屈曲仿真分析方法
3.6.2 后屈曲结论分析
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
4.2.1 实验仪器
4.2.2 实验方法
4.3 实验结果与分析
4.3.1 测量结果
4.3.2 测量结果的分析
4.3.3 后屈曲实验分析
4.3.4 结果分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管和石墨烯在柔性电子器件中的应用[J]. 汪炳伟,孙东明. 印制电路信息. 2013(12)
[2]罗升横河直线电动机、直驱电动机平台在晶圆激光切割机上的应用[J]. 赵琦. 金属加工(冷加工). 2008(09)
博士论文
[1]石墨烯的制备、表征及光电性质应用研究[D]. 许士才.山东师范大学 2014
[2]碳纳米结与柔性电子器件力学性能的数值分析[D]. 李明.大连理工大学 2012
[3]电活性介电弹性体的本构理论和稳定性[D]. 刘立武.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]基于介电弹性体智能软材料的能量收集理论研究与器件设计[D]. 吕雄飞.哈尔滨工业大学 2014
[2]金属纳米阵列材料的制备和苯甲酸衍生物的THz光谱研究[D]. 李振.首都师范大学 2008
[3]血糖监测微系统中微针头的制作研究[D]. 汪潇.华东师范大学 2006
[4]激光切割机控制系统的改进研究[D]. 李文华.四川大学 2005
本文编号：3470310
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