Modellering af rynker og knæk i materialer, der danner grundlaget for fleksibel elektronik

Fleksible kredsløb er blevet en meget ønskværdig vare i moderne teknologi, med anvendelser inden for bioteknologi, elektronik, monitorer og skærme, er af særlig betydning. Et nyt papir forfattet af John F. Niven, Institut for Fysik og Astronomi, McMaster University, Hamilton, Ontario, udgivet i EPJ E , har til formål at forstå, hvordan materialer, der anvendes i fleksibel elektronik, opfører sig under stress og belastning, især, hvordan de rynker og spænder.

Designet af fleksible kredsløb involverer generelt et tyndt stift dæklag - en metallisk eller polymer film - placeret på et tykt fleksibelt substrat - en blød og strækbar elastomer. Komprimering af dette stive afdækningslag kan føre til lokal bukning med et sinusformet rynkemønster, der tillader dets overskydende overfladeareal at blive optaget af det komprimerede substrat.

Når man designer biomedicinsk udstyr og bærbar elektronik, mekanisk induceret knækning er den mest plausible mekanisme. Dermed, til sådanne applikationer, det er afgørende at forstå mekaniske ustabiliteter, og hvordan de afhænger af de enkelte lags geometri og materialeegenskaber. Det endelige mål er at undgå tab af binding mellem lag og udvikling af hulrum.

Niven og hans kolleger udførte et eksperiment for at bestemme de geometriske parametre, der dikterer, hvordan et fritstående dobbeltlag af film går over i global eller lokal knækning. Eksperimentet målte også effekten af ​​varierende karakteristika af dækfilmen og substratlagene, såsom deres relative tykkelse. Stress blev lagt på materialet - elastosilplader - biaksialt ved at flytte de godt klæbte lag i forskellige retninger, samtidig med at materialets vinkelrette retning fastholdes.

Resultatet af holdets eksperimenter var en kraftbalancemodel, der giver forskere mulighed for bedre at forstå sådanne systemers opførsel, da tykkelsesforholdet mellem filmlaget og substratet justeres, og kvantificere mængden og karakteren af ​​rynker og knæk i materialer, der kunne danne grundlag for den næste generation af elektronik.