卷到卷系统导向辊表面的薄膜褶皱行为研究
发布时间：2022-01-15 06:40
薄膜电子产品因其灵活性和可折叠性在国防、医疗、信息等领域被广泛应用,卷到卷制造是薄膜电子产品低成本制造的有效方式,卷到卷系统制造过程中的薄膜褶皱问题会严重影响薄膜电子产品的质量。本文以导向辊表面的薄膜为研究对象,对薄膜褶皱问题发生的临界条件以及临界褶皱形态进行了研究,并对各向异性薄膜褶皱进行了分析。主要研究内容如下:（1）研究了薄膜发生褶皱时的临界条件。基于稳定性理论,将导向辊表面受张力的薄膜视为薄壳,以薄膜壳单元为模型,考虑几何非线性,建立薄膜应力与应变的关系以及薄膜平衡微分方程;考虑薄膜与导向辊之间摩擦力的影响,采用静力法得到薄膜临界褶皱时的条件;分析了薄膜临界褶皱条件的影响因素。研究表明:薄膜的宽度、厚度、弹性模量以及薄膜与导向辊之间的摩擦系数对薄膜临界褶皱条件有较大影响。（2）研究了薄膜褶皱构形（波长和幅值）及其影响因素。从褶皱产生机理角度对薄膜褶皱行为进行研究,采用伽辽金法对薄膜平衡方程求解,并考虑薄膜与导向辊之间摩擦力的影响,得到薄膜临界褶皱幅值模型;根据波长与波数的关系,得到薄膜临界褶皱波长模型。分析了薄膜临界褶皱幅值、波长的影响因素。研究表明:在薄膜屈服强度内,张力对导...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的Fig.1-1Thetypica柔性电子通常采用柔性薄膜制造，因为量、重量轻、薄的形状和大面积制造的可行（c）柔性传感器
西安理工大学硕士学位论文2子产品可以像印刷报纸、书籍、海报一样，在柔性薄膜上印刷。图1-2是典型的卷到卷制造系统。图1-2卷到卷制造系统Fig.1-2Rolltorollmanufacturingsystem在卷到卷的印刷生产工艺中使用的薄型柔性基底材料称为薄膜。薄膜是一种非常长的材料，与宽度尺寸相比，薄膜通常很薄，并以卷筒的形式储存和运输，在卷到卷制造过程中可以通过导向辊支撑、弯曲和传动[13]。薄膜在通过导向辊传输时，由于薄膜厚度小，抗弯刚度低，两侧相对的边缘不固定，容易发生失稳。褶皱是薄膜失稳的一种现象，如果褶皱幅值过大，将会严重影响薄膜产品的质量，降低柔性电子的性能，甚至整个制造过程都会中断[14]。因此研究薄膜褶皱具有非常重要的意义。导向辊表面的薄膜褶皱是薄膜发生了平面外位移，而压缩应力是导致薄膜褶皱的直接原因。又由于薄膜具有较小的抗弯刚度，只有其表面存在一定压缩应力作用时，才会发生离面弯曲变形，形成褶皱[15-17]。在压缩应力的作用下，薄膜会发生褶皱（wrinkles）现象（图1-3a），随着压缩应力的不断增大，薄膜表现为折痕（crease）、脊（folds）（图1-3b）。在卷到卷制造工艺中，形成压缩应力的因素有很多，包括导向辊的圆锥度和安装精度[18,19]、薄膜材料的不均匀性[20]，在张力作用下，都会使薄膜受到剪切力，从而形成压缩应力。当薄膜受到不均匀张力作用时，薄膜也会受到剪切力的作用，从而形成压缩应力[21]。图1-3机械不稳定性的两种形态Fig.1-3Twoformsofmechanicalinstability泊松比在薄膜褶皱和稳定行为中起着至关重要的作用[22]。在张力作用下，薄膜与导向辊接触，并在导向辊表面形成扇形圆柱壳。在薄膜屈服强度内，由于泊松效应，薄膜的宽度会减小，在宽度方向形成压缩应力；又由于薄膜与导向辊?
13]。薄膜在通过导向辊传输时，由于薄膜厚度小，抗弯刚度低，两侧相对的边缘不固定，容易发生失稳。褶皱是薄膜失稳的一种现象，如果褶皱幅值过大，将会严重影响薄膜产品的质量，降低柔性电子的性能，甚至整个制造过程都会中断[14]。因此研究薄膜褶皱具有非常重要的意义。导向辊表面的薄膜褶皱是薄膜发生了平面外位移，而压缩应力是导致薄膜褶皱的直接原因。又由于薄膜具有较小的抗弯刚度，只有其表面存在一定压缩应力作用时，才会发生离面弯曲变形，形成褶皱[15-17]。在压缩应力的作用下，薄膜会发生褶皱（wrinkles）现象（图1-3a），随着压缩应力的不断增大，薄膜表现为折痕（crease）、脊（folds）（图1-3b）。在卷到卷制造工艺中，形成压缩应力的因素有很多，包括导向辊的圆锥度和安装精度[18,19]、薄膜材料的不均匀性[20]，在张力作用下，都会使薄膜受到剪切力，从而形成压缩应力。当薄膜受到不均匀张力作用时，薄膜也会受到剪切力的作用，从而形成压缩应力[21]。图1-3机械不稳定性的两种形态Fig.1-3Twoformsofmechanicalinstability泊松比在薄膜褶皱和稳定行为中起着至关重要的作用[22]。在张力作用下，薄膜与导向辊接触，并在导向辊表面形成扇形圆柱壳。在薄膜屈服强度内，由于泊松效应，薄膜的宽度会减小，在宽度方向形成压缩应力；又由于薄膜与导向辊接触，它们之间的摩擦力对褶（a）褶皱（wrinkles）（b）脊（folds）
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性电子卷到卷制造收卷内应力研究综述[J]. 陈建魁,金一威,尹周平. 科学通报. 2019(Z1)
[2]Review on flexible photonics/electronics integrated devices and fabrication strategy[J]. Shisheng CAI,Zhiyuan HAN,Fengle WANG,Kunwei ZHENG,Yu CAO,Yinji MA,Xue FENG. Science China（Information Sciences）. 2018(06)
[3]薄膜结构褶皱研究综述[J]. 阎红霞,张颖,李会云. 山西建筑. 2008(14)
博士论文
[1]基于稳定理论的剪切薄膜褶皱发展过程及其动力特性研究[D]. 马瑞.北京交通大学 2013
[2]空间薄膜褶皱及其动态特性研究[D]. 李云良.哈尔滨工业大学 2008
[3]空间薄膜结构皱曲行为与特性研究[D]. 王长国.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]空间平面薄膜结构褶皱与动力学分析[D]. 刘充.西安电子科技大学 2014
[2]膜结构的褶皱分析理论与数值模拟[D]. 全亮.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3590110
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的Fig.1-1Thetypica柔性电子通常采用柔性薄膜制造，因为量、重量轻、薄的形状和大面积制造的可行（c）柔性传感器
西安理工大学硕士学位论文2子产品可以像印刷报纸、书籍、海报一样，在柔性薄膜上印刷。图1-2是典型的卷到卷制造系统。图1-2卷到卷制造系统Fig.1-2Rolltorollmanufacturingsystem在卷到卷的印刷生产工艺中使用的薄型柔性基底材料称为薄膜。薄膜是一种非常长的材料，与宽度尺寸相比，薄膜通常很薄，并以卷筒的形式储存和运输，在卷到卷制造过程中可以通过导向辊支撑、弯曲和传动[13]。薄膜在通过导向辊传输时，由于薄膜厚度小，抗弯刚度低，两侧相对的边缘不固定，容易发生失稳。褶皱是薄膜失稳的一种现象，如果褶皱幅值过大，将会严重影响薄膜产品的质量，降低柔性电子的性能，甚至整个制造过程都会中断[14]。因此研究薄膜褶皱具有非常重要的意义。导向辊表面的薄膜褶皱是薄膜发生了平面外位移，而压缩应力是导致薄膜褶皱的直接原因。又由于薄膜具有较小的抗弯刚度，只有其表面存在一定压缩应力作用时，才会发生离面弯曲变形，形成褶皱[15-17]。在压缩应力的作用下，薄膜会发生褶皱（wrinkles）现象（图1-3a），随着压缩应力的不断增大，薄膜表现为折痕（crease）、脊（folds）（图1-3b）。在卷到卷制造工艺中，形成压缩应力的因素有很多，包括导向辊的圆锥度和安装精度[18,19]、薄膜材料的不均匀性[20]，在张力作用下，都会使薄膜受到剪切力，从而形成压缩应力。当薄膜受到不均匀张力作用时，薄膜也会受到剪切力的作用，从而形成压缩应力[21]。图1-3机械不稳定性的两种形态Fig.1-3Twoformsofmechanicalinstability泊松比在薄膜褶皱和稳定行为中起着至关重要的作用[22]。在张力作用下，薄膜与导向辊接触，并在导向辊表面形成扇形圆柱壳。在薄膜屈服强度内，由于泊松效应，薄膜的宽度会减小，在宽度方向形成压缩应力；又由于薄膜与导向辊?
13]。薄膜在通过导向辊传输时，由于薄膜厚度小，抗弯刚度低，两侧相对的边缘不固定，容易发生失稳。褶皱是薄膜失稳的一种现象，如果褶皱幅值过大，将会严重影响薄膜产品的质量，降低柔性电子的性能，甚至整个制造过程都会中断[14]。因此研究薄膜褶皱具有非常重要的意义。导向辊表面的薄膜褶皱是薄膜发生了平面外位移，而压缩应力是导致薄膜褶皱的直接原因。又由于薄膜具有较小的抗弯刚度，只有其表面存在一定压缩应力作用时，才会发生离面弯曲变形，形成褶皱[15-17]。在压缩应力的作用下，薄膜会发生褶皱（wrinkles）现象（图1-3a），随着压缩应力的不断增大，薄膜表现为折痕（crease）、脊（folds）（图1-3b）。在卷到卷制造工艺中，形成压缩应力的因素有很多，包括导向辊的圆锥度和安装精度[18,19]、薄膜材料的不均匀性[20]，在张力作用下，都会使薄膜受到剪切力，从而形成压缩应力。当薄膜受到不均匀张力作用时，薄膜也会受到剪切力的作用，从而形成压缩应力[21]。图1-3机械不稳定性的两种形态Fig.1-3Twoformsofmechanicalinstability泊松比在薄膜褶皱和稳定行为中起着至关重要的作用[22]。在张力作用下，薄膜与导向辊接触，并在导向辊表面形成扇形圆柱壳。在薄膜屈服强度内，由于泊松效应，薄膜的宽度会减小，在宽度方向形成压缩应力；又由于薄膜与导向辊接触，它们之间的摩擦力对褶（a）褶皱（wrinkles）（b）脊（folds）
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性电子卷到卷制造收卷内应力研究综述[J]. 陈建魁,金一威,尹周平. 科学通报. 2019(Z1)
[2]Review on flexible photonics/electronics integrated devices and fabrication strategy[J]. Shisheng CAI,Zhiyuan HAN,Fengle WANG,Kunwei ZHENG,Yu CAO,Yinji MA,Xue FENG. Science China（Information Sciences）. 2018(06)
[3]薄膜结构褶皱研究综述[J]. 阎红霞,张颖,李会云. 山西建筑. 2008(14)
博士论文
[1]基于稳定理论的剪切薄膜褶皱发展过程及其动力特性研究[D]. 马瑞.北京交通大学 2013
[2]空间薄膜褶皱及其动态特性研究[D]. 李云良.哈尔滨工业大学 2008
[3]空间薄膜结构皱曲行为与特性研究[D]. 王长国.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]空间平面薄膜结构褶皱与动力学分析[D]. 刘充.西安电子科技大学 2014
[2]膜结构的褶皱分析理论与数值模拟[D]. 全亮.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3590110
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