柔性電子中PDMS的力學性能及粘接研究.pdf

1、柔性電子是一門新興的技術，柔性電子技術的發(fā)展很有可能帶來一場電子技術革命，極大的改變我們的生活。早期研究者們試圖用柔性有機材料替代傳統(tǒng)的無機半導體，目前主流的設計理念是將無機半導體例如硅置于柔性有機基體之上，通過力學結構設計并利用基體的柔性實現(xiàn)整體的可彎曲與可延展，這樣做可使柔性電子產品兼?zhèn)漭p、薄與高可靠性等特點。柔性電子目前尚處于初步階段，很多理論還未建立，實驗還不完善，因此十分有必要對其進行進一步探索和研究。
　　針對將無機半

2、導體置于柔性有機基體之上這種設計思路，主要有三種典型的結構:波紋狀結構、精確受控屈曲結構和島橋結構。本文將沿著波紋狀結構展開研究，主要探索柔性基板材料PDMS的相關力學性能以及PDMS的表面改性方法。首先成功探索了一套制做柔性基體PDMS的工藝流程，PDMS由兩種溶液混合后固化形成，不同的混合比將產生不同性能的PDMS。接著利用組裝的測力裝置對PDMS做拉伸實驗，測試彈性模量，繪制拉伸曲線，PDMS在2％的變形范圍內一直處于線彈性小變形

3、階段，胡克定律完全適用。通過數(shù)字散斑技術測量了PDMS的泊松比以及平直狀PDMS在拉伸狀態(tài)下表面不同點的應變值。接下來對比了紫外照射改性和等離子改性對PDMS的影響，利用測角軟件測試了經改性后PDMS表面的接觸角，結果顯示等離子體改性更加快捷高效。利用等離子機成功鍵合了PDMS，分析了功率、氣體流量、處理時間、表面清潔度等參數(shù)對鍵合效果的影響，利用拉伸機、數(shù)字散斑和有限元比較了鍵合后PDMS的鍵合強度。等離子體鍵合傳統(tǒng)的方法是采用純氧或

4、純氮，鍵合后通常需用重物按壓數(shù)小時。本文則采用了空氣，使PDMS能夠在極短的時間內鍵合并擁有足夠的鍵合強度。最后利用有限元軟件分析了正弦型波紋結構的PDMS所受應力應變，比較了波幅、波長、厚度等幾何參數(shù)對最大應力應變的影響以及波峰波谷及介于波峰波谷的中部位置處各點各方向的應力應變。
　　本文工作進一步豐富了柔性電子領域中關于PDMS基體制備、材料性能測試、表面改性及鍵合等問題的實驗方法研究，包括工藝過程的認知，有助于類似問題的探究