納米柔性復(fù)合電子材料可延展性數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、納米柔性復(fù)合電子材料具備極強(qiáng)的可延展性，能夠像橡膠棒一樣被彎曲，能夠像彈簧一樣被拉伸，而系統(tǒng)不發(fā)生崩潰，依然能夠具有電學(xué)性能。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，蛇形軌跡的金屬交聯(lián)導(dǎo)體能夠提高納米柔性復(fù)合電子材料的可延展性，而馬蹄形軌跡的金屬交聯(lián)導(dǎo)體所提高納米柔性復(fù)合電子材料的可延展性更多。納米柔性復(fù)合電子材料的可延展性能夠通過(guò)金屬交聯(lián)導(dǎo)體優(yōu)化來(lái)提高。
　　本文主要以完全粘接的馬蹄形金屬交聯(lián)導(dǎo)體為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行各方面優(yōu)化研究延伸率的變化。本文研究

2、采用數(shù)值模擬分析的手段完成，主要通過(guò)ABAQUS非線性有限元軟件建立馬蹄形薄膜交聯(lián)導(dǎo)體-基底三維模型。本文從建立幾何模型、網(wǎng)格劃分、組裝和接觸、設(shè)置分析步等幾個(gè)方面對(duì)建模過(guò)程進(jìn)行了闡述。施加優(yōu)化設(shè)計(jì)的基底預(yù)應(yīng)變是提高納米柔性復(fù)合電子材料可延展性的一項(xiàng)重要措施。接下來(lái)，本文研究了金屬導(dǎo)體幾何參數(shù)、材料參數(shù)與其能夠承受最大預(yù)應(yīng)變之間的關(guān)系以及柔性基底幾何參數(shù)、材料參數(shù)與金屬導(dǎo)體所能夠承受最大預(yù)應(yīng)變之間的關(guān)系。并對(duì)金屬導(dǎo)體彈性延伸率與預(yù)應(yīng)變的

3、關(guān)系進(jìn)行了驗(yàn)證研究。在基底預(yù)應(yīng)變不使金屬導(dǎo)體產(chǎn)生塑性變形的前提下，基底預(yù)應(yīng)變?cè)酱螅R蹄形金屬交聯(lián)導(dǎo)體彈性延伸率越大。
　　優(yōu)化馬蹄形交聯(lián)導(dǎo)體幾何參數(shù)和材料參數(shù)，研究預(yù)應(yīng)變與無(wú)預(yù)應(yīng)變情況下不同參數(shù)的馬蹄形交聯(lián)導(dǎo)體在拉伸至彈性極限率情況下的延伸率大小。以O(shè)rigin軟件繪制的曲線顯示，無(wú)論存不存在預(yù)應(yīng)變馬蹄形交聯(lián)導(dǎo)體彈性延伸率隨著交聯(lián)導(dǎo)體寬度、厚度變大而減??；而馬蹄形交聯(lián)導(dǎo)體彈性延伸率隨著馬蹄形半徑、角度數(shù)增大而增大。交聯(lián)導(dǎo)體金屬層的

4、彈性模量越大，彈性延伸率就會(huì)越大。此外，本文還對(duì)馬蹄形交聯(lián)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，將原來(lái)實(shí)心的馬蹄形交聯(lián)導(dǎo)體金屬帶優(yōu)化為間隔鏤空式馬蹄形交聯(lián)導(dǎo)體金屬帶。這種做法有利于提高交聯(lián)導(dǎo)體彈性延伸率。
　　納米柔性復(fù)合電子材料可延展性不僅來(lái)自金屬交聯(lián)導(dǎo)體，也來(lái)自柔性基底。優(yōu)化柔性基底幾何參數(shù)與材料參數(shù)同樣可以提高納米柔性復(fù)合電子材料可延展性。以O(shè)rigin軟件繪制的曲線顯示，彈性模量越大的柔性基底，其降低導(dǎo)體可延展性能力越強(qiáng)；在基底厚度比交聯(lián)導(dǎo)