基于鼓泡试验表征超薄屈曲膜的方法
应用物理
2018-08-23 v1 软凝聚态物质
仪器与探测器
摘要
随着基于超薄膜系统的进一步微型化与发展，屈曲膜变得愈发重要。众所周知，通常被视为表征自由站立薄膜金标准的鼓泡试验方法，因压缩残余应力和可忽略的面外弯曲刚度，而不适用于表征屈曲膜。当施加压力时，屈曲膜立即进入波纹区，但它们通常在达到柱面区之前就发生塑性变形或断裂。本文扩展了鼓泡试验方法，以能够在波纹区表征屈曲的自由站立超薄膜。在实验与数值相结合的方法中，首先将数字高度相关先进技术扩展至亚微米尺度，以在单个波纹上总感兴趣区域小至约 25 微米的范围内测量高度变化的局部三维应变与曲率场。随后，建立了有限元（FE）模型来分析受压载荷下的屈曲后膜。在看似复杂的波纹构型中，确定了局部感兴趣区域与压力范围的合适组合，可从中由局部应变与曲率场提取应力-应变状态。这使得从单个鼓泡样品中提取杨氏模量与泊松比成为可能，而传统鼓泡试验方法则无法实现。虚拟实验证明了该方法的可行性，而对于具有较窄（约 25 微米）波纹的脆弱样品，则展示了该方法的真实原理验证。
引用
@article{arxiv.1808.07418,
title = {A bulge test based methodology for characterizing ultra-thin buckled membranes},
author = {Salman Shafqat and Olaf van der Sluis and Marc Geers and Johan Hoefnagels},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.07418},
year = {2018}
}