回复薄膜力学
谢谢雷指出这一点。在柔性电子领域,测量新材料或新结构的机械性能是一个非常热门的话题。这些信息可以用来指导设计和材料的选择。数字图像相关是完成这项工作的有力工具。而传统的DIC是采用极高信噪比的光学数码相机设计的,可以在数字图像中提供几乎没有噪声和稳定的背景强度。当以原子力显微镜为成像系统将DIC扩展到微米级或超尺度测量时,它面临着一些新的挑战。在成像过程中,AFM尖端距离样品表面仅约10 Å,因此尖端和表面之间可以发生接触。这会在加载前后的图像中产生随机噪声;它还会在薄膜表面产生作用力,导致机械性能测量的不准确。与AFM中使用的压电材料相关的漂移也会导致随机噪声的产生和图像失真,这在测量中是不可接受的。 To cope with this problem, a hybrid method is proposed to achieve the goal. The method uses regularly oriented nano-scale structures that are fabricated on the surface of the specimen. After obtaining the SEM pictures of patterns on the region of interest before and after loading (deformation), the conventional low-pass filter combined with a de-blur filter (Wiener Filter) are applied to eliminate the noise during SEM imaging effectively. The fundamental concepts of pattern recognition and correlation are subsequently employed to determine the deformation field that will eventually convert to the mechanical properties measurement. A link here about N-PRCT describes the basic idea of this technique.
在课堂上,教授金属薄膜在聚合物衬底上的固有表面屈曲模式。本文以'为研究对象,研究了金属薄膜在结构聚合物衬底上的扭曲' ',研究了薄膜在退火过程中的扭曲模式。考虑了波纹结构的扭曲波与本征屈曲波之间的相互作用,给出了波纹几何形状、退火温度、材料性能对扭曲模式的影响。研究结果对多层薄膜加工中表面起皱的控制具有一定的指导意义。
由于建模用预先给定的聚合物基板模量计算图案,并且发现图案与该参数密切相关,因此在计算聚合物模量时使用什么模量值是高度依赖于温度的,特别是在高温下,这将在退火过程中发生。在高温下,模量会随时间的变化而发生剧烈的变化,图案会随时间的变化而发生演化。为了改进,需要更严格的建模,而不是单纯的弹性建模。
我看到一篇文章,可能对"imechanica"社区感兴趣。本文综述了目前柔性衬底上薄膜电子学的力学知识。
本文重点研究了非晶硅薄膜晶体管和太阳能电池在外加拉伸应变作用下的力学响应。在压缩应变下,它们的响应没有明显的差异。当压缩应变达到2%时,a- si:H TFT不会发生机械破坏,但当拉伸应变达到0.3%时,裂纹就开始形成。在0.3%至0.5%的拉伸应变之间,TFT失效,但当应变消除时,电气功能恢复。当拉伸应变超过0.5%时,裂纹变为永久性裂纹并发生机械失效。对于非晶硅锗太阳能电池,拉伸应变高达0.7%和压缩应变高达1.7%时,电性能没有变化。当拉伸应变大于0.7%时,电气性能下降。令人惊讶的是,即使在2%的拉伸应变下,太阳能电池的效率仍保持在原始值的50%。
The authors also point out that the change in radius of curvature of the flexible device due to mismatch strain in the device structure should be minimized through out the fabrication process. The mismatch strain is caused due to thermal mismatch strain between the metal film and substrate as well as the built in strain of the metal film. The possible solutions to reduce undesired curving are: (i) by compensating the CTE mismatch with built in strain, (ii) by attaching the flexible substrate to a rigid carrier for the duration of the fabrication and (iii) by patterning of continuous layers into islands that relieves the global mismatch strain.
Helena Gleskova, I-Chun Cheng, Sigurd Wagner, James C. Sturm, Zhigang Suo, “Mechanics of thin film transistors and solar cells on flexible substrates”, Solar Energy, vol 80, pp. 687-693, 2006.
Weblink: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0038092X05003683
我非常同意力学是非常强大的,对于我们理解新技术是必要的。然而,我们必须承认,我们不能简单地用现有的力学知识来解决新技术中的新问题。换句话说,新的研究领域的新挑战可以帮助我们从另一个角度/方法来理解力学。
我想指出一篇关于薄膜力学的论文:
Chasiotis, I. 薄膜和微器件的力学,器件与材料可靠性,IEEE学报,on page(s): 176- 188, Volume: 4, Issue:在Chasiotis的论文中,他介绍了一种集成的AFM/DIC(原子力显微镜/数字图像相关)技术,可以直接和全场测量微米级样品的杨氏模量、泊松比和断裂韧性。通过这种技术,他指出薄膜的机械可靠性取决于制造参数(沉积,DRIE,牺牲蚀刻)和器件几何形状(尺寸,应力集中,表面条件)。
我认为这篇论文有助于学生对薄膜的力学有一个大致的认识。
一种评价柔性显示用透明薄膜力学性能的方法,Sonia Grego, Jay Lewis, Erik Vick, Dorota Temple, 薄膜,vol . 515, Issue 11, 2007年4月9日4745-4752页
关于讨论主题一,我想指出这篇论文。 这可能对那些对柔性衬底上的有机发光二极管技术感兴趣的人有用。 oled的工作条件非常严格,对水分渗透特别敏感。因此,必须开发有效的透明屏障层来保护oled不受外界湿气和污染物的影响。然而,这些屏障层可能会破裂,并允许水分渗透到设备中,从而使其无用。 本文的作者提出了一种快速光学评价这些势垒层性能的技术,使用传统的干蚀刻工艺作为突出裂纹的基础。该技术已被证明适用于单层阻挡层和多层有机/无机结构。
杂志俱乐部2007年3月主题:柔性电子力学 a> p>< div class="field- name-comment-body field-type-text-long field-label-hidden"> 我想分享这篇我刚刚读到的关于在电测量衬底上制造集成电路的论文。这种电路可以可逆地伸展和放松,就像人类的皮肤一样。 < br /> 本文演示了非晶硅薄膜晶体管弹性可拉伸有源矩阵背板所需的所有元件。研究还表明,在弹性衬底上制作的分立晶体管可以通过弹性可拉伸金属化互连而集成到电路中。 < a href="http://ieeexplore.ieee.org/iel5/10701/33791/01609278.pdf">http://ieeexplore.ieee.org/iel5/10701/33791/01609278.pdf
我想指出一种制造柔性电极的替代方法,如下文中所述:
R。陈晓明,“基于铂盐还原的柔性电极”,《智能材料与结构》,vol. 16, pp. 272-279, 2007。
web: http://www.iop.org/EJ/abstract/0964-1726/16/2/S11/
作者演示了通过将铂盐混合到可紫外光固化的聚合物中来制造柔性电极。由于盐是透明的而金属是不透明的,所以聚合物/盐混合物可以进行光制模。最后,通过将结构浸入硼氢化钠来化学还原盐。结果,在聚合物衬底的表面上形成导电铂膜。复合材料的杨氏模量为10 MPa,而电导率的最大值接近1 S/cm。据报道菌株高达30%。
制造方法还不成熟,当然需要大量额外的工作才能达到可用于柔性微电子的阶段。然而,事实证明,电引线可以光模式是有益的,因为它绕过了传统的沉积和模式的方式,并且可以在不使用昂贵的洁净室设施的情况下进行。
回复黄杨可伸缩电子学研究小组 a> p>< div class="field- name-comment-body field-type-text-long field-label-hidden"> 1月,我参加了黄老师在清华的讲座。他总结了他在推广斯通尼公式方面的工作。非常有趣的是,在没有均匀薄膜的情况下,Stoney公式也是成立的。 1) 薄膜/衬底系统具有任意薄膜厚度和不匹配应变分布。第一部分:利用非局部曲率信息获取薄膜应力的分析 国际固体与结构杂志, 卷44,第6期, 2007年3月15日, 页1745-1754 2) 薄膜/衬底系统具有任意薄膜厚度和不匹配应变分布。第二部分:非局部应力/弯曲关系的实验验证 < /span> < /span>, 卷44,第6期, 2007年3月15日, 页1755-1767
Nanshu最近对可拉伸基底上的刚性岛分层的研究可在另一篇文章here。有趣的是,她的帖子后面也有一些有益的讨论。
回复力学是开发新技术的奢侈品 a> p>< div class="field- name-comment-body field-type-text-long field-label-hidden"> 蒸汽机给热力学带来的好处要大于蒸汽机给热力学带来的好处。 很久以前我看到过这样的一句话,但不记得是谁说的。我想科学和技术总是会有这种不稳定的关系。虽然蒸汽机的早期发展确实在创建热力学方面发挥了重要作用,但我们仍然很高兴热力学的创建,并发现它的应用远远超出了蒸汽机。 另一种描述方式。假设蒸汽机没有导致热力学,很难想象在蒸汽机的发展过程中吸取的经验教训将如何解释DNA的波动。蒸汽机可能只是另一项发明,功能强大且很重要,但到目前为止相当乏味。 柔性电子器件确实带来了尚未得到很好理解的力学问题。虽然一项技术很少能带来像热力学一样深刻和有趣的主题,但我们不妨享受做我们擅长的事情,并努力寻求有助于推动技术发展的洞察力。我们甚至可以希望,我们学到的东西可能会超越直接的应用。除非我们尝试,否则永远不会知道。
回复机制在哪里?
工程师无需了解机械原理也能开发新技术。力学是开发新技术的奢侈品。
回复康奈尔大学教授的一门nice Flexible Electronics课程
nice notes。但我没有看到任何关于力学问题的报道。当你谈论任何“灵活”而不提及机制时,这似乎很奇怪。
RH
回复感谢您的总结
7月:感谢您的关注。这是我的单子。
在拉伸作用下脆性断裂:
压缩下起皱:
RH
回复衬底约束的影响
你好,Rui。
谢谢你的总结。
现在我对聚合物的粘弹性感兴趣。你能把上面提到的推荐信给我吗?
谢谢
七月
Teng:
谢谢你的总结。
如你所知,薄膜有机/无机复合阻挡层已被报道达到一定的水蒸气渗透率。
我们最近的论文计算了由有机层和无机层组成的涂层中各种形态通道裂纹的临界应变。结果表明,当有机层厚度适中时,涂层能承受最大的应变。
Teng,你对柔性电子器件的渗透问题有什么其他的想法吗?
提前感谢。
在回复其他一些柔性电子力学的研究 a> p>< div class="field- name-comment-body field-type-text-long field-label-hidden"> Teng, 似乎你没有提到南树Lu的工作。她正在研究可伸缩电子器件中刚性岛的尺寸效应(//m.limpotrade.com//m.limpotrade.com/node/149#comment-1737)。万博manbetx平台有没有新的进展,未来的计划?他们最近的一篇论文是由Juil Yoon博士首先撰写的,这篇论文很有趣。
涂层对提高柔性基材上岛的临界尺寸的影响。http://万博manbetx平台m.limpotrade.com//m.limpotrade.com/node/1040
回复弹性电子产品
回复Young Huang's group on stretchable electronics
Hanqing:
您提供的链接只能从亚利桑那州立大学访问。
石墨烯片稳定、高柔韧性、强导电性显著(//m.limpotrade.com//m.limpotrade.com/node/998)。
可能是取代聚合物衬底上金属膜的更好的候选材料。
在我看来,我们应该包括石墨烯,鉴于其遵从性,作为柔性电子的合理候选材料。
把它扔到桌子上。
在回复毛细力
亨利,
不太确定你在问什么。你说的是固体薄膜和粘性衬底之间的界面上的毛细力吗?对于塑料衬底上的金属膜,这种毛细力对附着力的影响可以忽略不计。
-Teng
毛细力如何控制金属薄膜与聚合物衬底之间的粘附?
回复军事反恐应用?
一个可能的应用是可以在战场上为士兵使用的大面积可折叠天线。另一个被越来越广泛使用的应用是灵活的射频识别(rfid)。rfid可用于多种用途,如产品跟踪、患者身份识别、电子护照等。在2006年世界杯上,所有370万张门票都贴上了rfid标签。< / p > < p >腾< / p > < p > < / p > < / div > < / div > < / div > < ul类=“链接”> <李类=“comment_forbidden第一去年”> < span > < a href = " / user /登录吗?destination=node/960%23comment-form">登录或register发表评manbetx体育论
柔性电子有军事反恐应用吗? 来吧,给点提示。 回复速度效应 亨利: 让我进一步阐述志刚的论点。我们的猜想是,随着时间的推移,基底对薄膜颈缩的约束由于基底的蠕变松弛而减小。当这种约束太弱时,更容易在薄膜中发生变形局部化(如颈缩)。因此,粘弹性衬底上的金属薄膜的可变形性可能随着时间的推移而降低。变形能力衰减的时间尺度当然与基材的粘度有关。 以上所说的,可能发生的事情可能是另一种方式,而不是你所说的。但很可能是可变形性衰减的时间尺度太长,以至于当你缓慢或快速地关闭柔性显示器时,你不会感受到明显的变化。 -Teng Hanqing, 感谢您对黄杨在该领域研究的精彩总结。 黄杨于2004年开始与Rogers小组就光版印刷的力学问题进行合作,一直持续到今天。他们主要在以下两个重点上相互作用: < /span> (1) 与光刻相关的力学问题,包括软光刻中的压印塌陷,图案软材料上的转移印刷。他们发现在许多微/纳米制造应用中,比如由软材料制成的微流体通道,一个控制不必要的压痕崩溃的缩放定律。转移打印技术为生成微结构混合材料系统和器件阵列提供了强大的能力,在光电子学、光子学、非平面制造和生物技术等领域具有广泛的应用。发表论文有: < /span> p> a) 黄ygy ,周文新,夏建军,等,软光印印塌陷,中国物理学报21 (17):2005年8月16日; b) Hsia KJ, < /span>黄莹, Menard E等,界面粘附对软光印印花的影响,应用物理学报,86 (15):Art。No. 154106 APR 11 2005; c) 周伟,< /span>黄Y, Menard E, 软光刻压印塌陷机理,应用物理学报87 (25):Art。No. 251925 DEC 19 2005; span>< p class="MsoNormal">d) d) m . Meitl MA,朱志涛,Kumar V,等,弹性印花黏附的动力学控制转移印刷,自然材料5 (1):33-38 JAN 2006。< / p > < p class = " MsoNormal”> < span > < / span > < / p > < p类=“MsoNormal”> < span >。薛峰和周卫星先生参与其中。< p class="MsoNormal">< /span> (2) 可拉伸电子元件的力学分析。 They started this project since 2005 summer. As introduced by Teng, the basic idea to achieve the stretchability of brittle materials, such as Si and GaAs, is to buckle the brittle thin films by relaxing the pre-stretching of compliant substrate, usually PDMS, which leads to periodic wavy structures of thin films. By changing the wavelength and amplitude, the wavy thin films can accommodate large tensile and compressive strain, thus avoid fracture the thin film and realize the stretchability. A new patterned PDMS substrate was introduced recently to generate a controlled buckling of thin films. This controlled buckling can extremely improve the stretchability, up to 70% for GaAs whose fracture strain is only 1%. The main mechanics issue here is how to relate the strains (pre-strain and applied strain) to the buckling profile (wavelength and amplitude), and how to optimize the shape of the patterned PDMS to improve the stretchability. The publications are already pointed out by Teng. I got involved in at the beginning of this project. After I left UIUC and joined ASU, other two students may work on this project now.
李博士,你好,
石墨烯可以制成透明/柔性导电涂层和tft,这是真的。很快就会有一篇论文报道在PET衬底上制造单层石墨烯器件。参考资料准备好后我会更新。
石墨烯基电极的问题在于它具有特殊的非金属态密度,石墨烯晶体管的问题在于它不能完全关闭。人们已经基本上通过带隙工程解决了后面的问题(参见陈志宏等人,http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0701599和M. Han 等人,http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0702511),可能很快就会有其他解决方案出现。
对于碳纳米管Mat透明电极,我所知道的最佳结果是透明度为87%,160欧姆/平方,由张代华等人。, 纳米。leet . 6, 1880(2006),与ITO(10 ohm)比较。Sq (>80%透明度)或>100欧姆/ Sq(90%透明度)。它越来越近了。
-jianhao