薄膜電子產(chǎn)品因其靈活性和可折疊性在國防、醫(yī)療、信息等領域被廣泛應用,卷到卷制造是薄膜電子產(chǎn)品低成本制造的有效方式,卷到卷系統(tǒng)制造過程中的薄膜褶皺問題會嚴重影響薄膜電子產(chǎn)品的質(zhì)量。本文以導向輥表面的薄膜為研究對象,對薄膜褶皺問題發(fā)生的臨界條件以及臨界褶皺形態(tài)進行了研究,并對各向異性薄膜褶皺進行了分析。主要研究內(nèi)容如下:（1）研究了薄膜發(fā)生褶皺時的臨界條件�；诜�(wěn)定性理論,將導向輥表面受張力的薄膜視為薄殼,以薄膜殼單元為模型,考慮幾何非線性,建立薄膜應力與應變的關系以及薄膜平衡微分方程;考慮薄膜與導向輥之間摩擦力的影響,采用靜力法得到薄膜臨界褶皺時的條件;分析了薄膜臨界褶皺條件的影響因素。研究表明:薄膜的寬度、厚度、彈性模量以及薄膜與導向輥之間的摩擦系數(shù)對薄膜臨界褶皺條件有較大影響。（2）研究了薄膜褶皺構形（波長和幅值）及其影響因素。從褶皺產(chǎn)生機理角度對薄膜褶皺行為進行研究,采用伽遼金法對薄膜平衡方程求解,并考慮薄膜與導向輥之間摩擦力的影響,得到薄膜臨界褶皺幅值模型;根據(jù)波長與波數(shù)的關系,得到薄膜臨界褶皺波長模型。分析了薄膜臨界褶皺幅值、波長的影響因素。研究表明:在薄膜屈服強度內(nèi),張力對導... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型的Fig.1-1Thetypica柔性電子通常采用柔性薄膜制造，因為量、重量輕、薄的形狀和大面積制造的可行（c）柔性傳感器

西安理工大學碩士學位論文2子產(chǎn)品可以像印刷報紙、書籍、海報一樣，在柔性薄膜上印刷。圖1-2是典型的卷到卷制造系統(tǒng)。圖1-2卷到卷制造系統(tǒng)Fig.1-2Rolltorollmanufacturingsystem在卷到卷的印刷生產(chǎn)工藝中使用的薄型柔性基底材料稱為薄膜。薄膜是一種非常長的材料，與寬度尺寸相比，薄膜通常很薄，并以卷筒的形式儲存和運輸，在卷到卷制造過程中可以通過導向輥支撐、彎曲和傳動[13]。薄膜在通過導向輥傳輸時，由于薄膜厚度小，抗彎剛度低，兩側相對的邊緣不固定，容易發(fā)生失穩(wěn)。褶皺是薄膜失穩(wěn)的一種現(xiàn)象，如果褶皺幅值過大，將會嚴重影響薄膜產(chǎn)品的質(zhì)量，降低柔性電子的性能，甚至整個制造過程都會中斷[14]。因此研究薄膜褶皺具有非常重要的意義。導向輥表面的薄膜褶皺是薄膜發(fā)生了平面外位移，而壓縮應力是導致薄膜褶皺的直接原因。又由于薄膜具有較小的抗彎剛度，只有其表面存在一定壓縮應力作用時，才會發(fā)生離面彎曲變形，形成褶皺[15-17]。在壓縮應力的作用下，薄膜會發(fā)生褶皺（wrinkles）現(xiàn)象（圖1-3a），隨著壓縮應力的不斷增大，薄膜表現(xiàn)為折痕（crease）、脊（folds）（圖1-3b）。在卷到卷制造工藝中，形成壓縮應力的因素有很多，包括導向輥的圓錐度和安裝精度[18,19]、薄膜材料的不均勻性[20]，在張力作用下，都會使薄膜受到剪切力，從而形成壓縮應力。當薄膜受到不均勻張力作用時，薄膜也會受到剪切力的作用，從而形成壓縮應力[21]。圖1-3機械不穩(wěn)定性的兩種形態(tài)Fig.1-3Twoformsofmechanicalinstability泊松比在薄膜褶皺和穩(wěn)定行為中起著至關重要的作用[22]。在張力作用下，薄膜與導向輥接觸，并在導向輥表面形成扇形圓柱殼。在薄膜屈服強度內(nèi)，由于泊松效應，薄膜的寬度會減小，在寬度方向形成壓縮應力；又由于薄膜與導向輥?

13]。薄膜在通過導向輥傳輸時，由于薄膜厚度小，抗彎剛度低，兩側相對的邊緣不固定，容易發(fā)生失穩(wěn)。褶皺是薄膜失穩(wěn)的一種現(xiàn)象，如果褶皺幅值過大，將會嚴重影響薄膜產(chǎn)品的質(zhì)量，降低柔性電子的性能，甚至整個制造過程都會中斷[14]。因此研究薄膜褶皺具有非常重要的意義。導向輥表面的薄膜褶皺是薄膜發(fā)生了平面外位移，而壓縮應力是導致薄膜褶皺的直接原因。又由于薄膜具有較小的抗彎剛度，只有其表面存在一定壓縮應力作用時，才會發(fā)生離面彎曲變形，形成褶皺[15-17]。在壓縮應力的作用下，薄膜會發(fā)生褶皺（wrinkles）現(xiàn)象（圖1-3a），隨著壓縮應力的不斷增大，薄膜表現(xiàn)為折痕（crease）、脊（folds）（圖1-3b）。在卷到卷制造工藝中，形成壓縮應力的因素有很多，包括導向輥的圓錐度和安裝精度[18,19]、薄膜材料的不均勻性[20]，在張力作用下，都會使薄膜受到剪切力，從而形成壓縮應力。當薄膜受到不均勻張力作用時，薄膜也會受到剪切力的作用，從而形成壓縮應力[21]。圖1-3機械不穩(wěn)定性的兩種形態(tài)Fig.1-3Twoformsofmechanicalinstability泊松比在薄膜褶皺和穩(wěn)定行為中起著至關重要的作用[22]。在張力作用下，薄膜與導向輥接觸，并在導向輥表面形成扇形圓柱殼。在薄膜屈服強度內(nèi)，由于泊松效應，薄膜的寬度會減小，在寬度方向形成壓縮應力；又由于薄膜與導向輥接觸，它們之間的摩擦力對褶（a）褶皺（wrinkles）（b）脊（folds）

【參考文獻】：
期刊論文
[1]柔性電子卷到卷制造收卷內(nèi)應力研究綜述[J]. 陳建魁,金一威,尹周平.  科學通報. 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]薄膜結構褶皺研究綜述[J]. 閻紅霞,張穎,李會云.  山西建筑. 2008(14)

博士論文
[1]基于穩(wěn)定理論的剪切薄膜褶皺發(fā)展過程及其動力特性研究[D]. 馬瑞.北京交通大學 2013
[2]空間薄膜褶皺及其動態(tài)特性研究[D]. 李云良.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[3]空間薄膜結構皺曲行為與特性研究[D]. 王長國.哈爾濱工業(yè)大學 2007

碩士論文
[1]空間平面薄膜結構褶皺與動力學分析[D]. 劉充.西安電子科技大學 2014
[2]膜結構的褶皺分析理論與數(shù)值模擬[D]. 全亮.哈爾濱工業(yè)大學 2006



本文編號：3590110