Comportamiento de delaminación de materiales multicapa de islas suaves altamente estirables
Autores: Kowol, Philipp; Bargmann, Swantje; Görrn, Patrick; Wilmers, Jana
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Comportamiento de delaminación de materiales multicapa de islas suaves altamente estirables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Electrónica estirable
Diseños estructurales
Conductores metálicos
Compuestos de plata-PDMS
Delaminación
Localización de deformaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La electrónica estirable se basa en diseños estructurales sofisticados que permiten a los conductores metálicos frágiles adaptarse a sustratos curvados o en movimiento. Los patrones de islas suaves y grietas estables en compuestos de plata-PDMS proporcionan una excepcional estirabilidad mediante la localización de la deformación a medida que las grietas se abren y las islas se deforman. Para investigar la fiabilidad y los posibles modos de fallo, estudiamos la iniciación y propagación de la delaminación en función de la geometría de la estructura y la calidad del enlace metal-polímero. Nuestros experimentos numéricos muestran que una película metálica bien unida no corre el riesgo de delaminación. Incluso las películas metálicas débilmente unidas soportan deformaciones moderadas muy por encima de los límites de los materiales electrónicos clásicos antes del inicio de la delaminación en las estructuras de islas suaves. Si ocurre la delaminación, lo hace en patrones predecibles que mantienen la funcionalidad en un rango de deformación notable en el rango de porcentaje de dos dígitos antes del fallo, proporcionando así márgenes de seguridad en las aplicaciones.
Descripción
La electrónica estirable se basa en diseños estructurales sofisticados que permiten a los conductores metálicos frágiles adaptarse a sustratos curvados o en movimiento. Los patrones de islas suaves y grietas estables en compuestos de plata-PDMS proporcionan una excepcional estirabilidad mediante la localización de la deformación a medida que las grietas se abren y las islas se deforman. Para investigar la fiabilidad y los posibles modos de fallo, estudiamos la iniciación y propagación de la delaminación en función de la geometría de la estructura y la calidad del enlace metal-polímero. Nuestros experimentos numéricos muestran que una película metálica bien unida no corre el riesgo de delaminación. Incluso las películas metálicas débilmente unidas soportan deformaciones moderadas muy por encima de los límites de los materiales electrónicos clásicos antes del inicio de la delaminación en las estructuras de islas suaves. Si ocurre la delaminación, lo hace en patrones predecibles que mantienen la funcionalidad en un rango de deformación notable en el rango de porcentaje de dos dígitos antes del fallo, proporcionando así márgenes de seguridad en las aplicaciones.