一種薄膜與基層之間粘附力的平底圓柱體加載測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種薄膜與基層之間粘附力的平底圓柱體加載測量方法：在薄膜/基層體系的基層上開一個貫穿基層的半徑為d的小孔，采用一個半徑為b的無摩擦平底圓柱體作為加載軸，通過基層上的小孔對包衣薄膜施加載荷F，使厚度為h、彈性模量為E、泊松比為ν的包衣薄膜脫離基層，并形成一個半徑為a的穩定鼓泡，其中b<d，基于這個穩定鼓泡的靜力平衡分析，利用半徑r=b處的鼓泡撓度測量值wb，則可以準確計算出薄膜與基層之間的粘附力FG。
【專利說明】一種薄膜與基層之間粘附力的平底圓柱體加載測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及薄膜與基層之間粘附力的測試技術。
【背景技術】
[0002]薄膜/基層體系在機械、電子、生物工程等領域有著廣泛的應用，表面薄膜楊氏彈性模量、泊松比、殘余應力和膜/基界面粘附強度的精確測試，對結構的穩定性、可靠性和耐久性分析具有重要的力學意義，因而各種方法被用來測試這些力學性質。
[0003]常規的測試方法主要有:①采用單向微拉伸、梁彎曲、靜壓鼓泡(膨脹)、軸載鼓泡、超聲波速、共振頻率、壓痕、X射線衍射、光學熒光、拉曼光譜等測試方法，獲取表面薄膜彈性模量、泊松比和殘余應力的信息。②采用垂直拉拔、水平力矩、超速離心、超音速振動、透明膠帶、剝皮、剪切、刮擦、靜壓鼓泡(膨脹)、軸載鼓泡、化學溶解熱、X射線、懸臂梁等測試方法，獲取膜/基界面粘附強度的信息。
[0004]應該指出，既然所測試的對象是一些力學參量，因此采用一些機械的方法(即通過一個宏觀力學過程)所獲得的測試結果，較之采用聲、光等方法，要來得直觀。本發明基于宏觀彈性力學行為具有直觀性的考慮，采用軸加載鼓泡的方法實現膜/基分層，進而研究薄膜與基層之間粘附力的測試技術。 [0005]軸加載鼓泡較之于靜壓加載鼓泡，在膜/基分層控制方面具有一定的優勢，然而現有軸加載鼓泡測試技術，由于沒有給出鼓泡薄膜靜力平衡問題的精確解答，因而不能夠實現薄膜與基層之間粘附力的精確測試。
【發明內容】
[0006]為了能夠獲得鼓泡薄膜靜力平衡問題的精確解答，以克服現有測試技術的不足之處，本發明采用一個帶有無摩擦平底的任意半徑的圓柱體作為加載軸，實現膜/基分層。如圖1所示，在薄膜/基層體系的基層上開一個貫穿基層的半徑為d的小孔，采用一個半徑為b的無摩擦平底圓柱體作為加載軸，通過基層上的小孔對包衣薄膜施加載荷F，使厚度為h、彈性模量為E、泊松比為V的包衣薄膜脫離基層，并形成一個半徑為a的穩定鼓泡，其中b〈d。在加載過程中，由于軸/膜接觸部分的薄膜始終處于平面拉伸狀態，因此，軸/膜接觸部分實際上是個薄膜的平面拉伸變形問題，而剩余薄膜的變形問題，實際上是個環形薄膜的變形問題，這樣，整個鼓泡薄膜的變形問題就容易被解析處理。
[0007]利用這個穩定鼓泡在半徑r=b處的鼓泡撓度測量值wb，并記a =b/a,精確解答這個鼓泡薄膜的靜力平衡問題，容易得到:
[0008]①如果
[0009]4=(1+ ν) (3-α 2),
[0010]則薄膜與基層之間的粘附力為
【權利要求】
1.一種薄膜與基層之間粘附力的平底圓柱體加載測量方法，其特征是:在薄膜/基層結構的基層上開一個貫穿基層的半徑為d的小孔，用一個半徑為b的無摩擦平底圓柱體作為加載軸，通過基層上的小孔對包衣薄膜施加載荷F，使厚度為h、彈性模量為E、泊松比為V的包衣薄膜脫離基層，并形成一個半徑為a的穩定鼓泡，其中b〈d，準確測量出這個穩定鼓泡在半徑r=b處的撓度值wb,并記a =b/a,那么基于這個穩定鼓泡的靜力平衡分析,薄膜與基層之間的粘附力Fe，可以按照以下三種情形進行計算確定: 情形①如果 4=(1+ V ) (3- α 2), 則薄膜與基層之間的粘附力為
【文檔編號】G01N19/04GK103837470SQ201410111115
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】何曉婷, 孫俊貽, 蔡珍紅, 鄭周練, 曹亮, 練永盛, 榮陽 申請人:重慶大學