[发明专利]一种基于能量法的类皮肤电子器件失稳模式的判断方法

权利要求书

1.一种基于能量法的类皮肤电子器件失稳模式的判断方法，其特征在于，所述判断方法包括以下步骤：

1)确定类皮肤电子器件的参数：

类皮肤电子器件包括超薄柔性基底和硬质薄膜条带，硬质薄膜条带转印在超薄柔性基底上，硬质薄膜条带的弹性模量为E_f，硬质薄膜条带的厚度为h，硬质薄膜条带的长度为L，超薄柔性基底的弹性模量为E_s，超薄柔性基底固化后的厚度为H；

2)得到在一维失稳模式下，影响类皮肤电子器件的失稳模式的三个参数：一维失稳模式的硬质薄膜条带的弯曲刚度和硬质薄膜条带的长度L，以及一维失稳模式的超薄柔性基底的弯曲刚度

3)得到类皮肤电子器件在施加预应变ε之后，产生失稳模式的硬质薄膜条带的能量U_f和超薄柔性基底的能量U_s：

其中，为硬质薄膜条带的平面应变模量，μ_f为硬质薄膜条带的泊松比，k＝2π/λ为波数，A为褶皱的幅值，λ为褶皱的波长；

其中，σ₁₁和σ₃₃分别为超薄柔性基底的在x和z方向的正应力，σ₁₃和σ₃₁均为超薄柔性基底的剪应力，且二者值相等；为超薄柔性基底的平面应变模量，μ_s为超薄柔性基底的泊松比；

4)得到类皮肤电子器件在施加预应变ε之后的总能量U_total：

其中：

对总能量进行无量纲化处理得到无量纲能量表达式：

无量纲能量表达式与总能量U_total单调性一致；

5)判断类皮肤电子器件的失稳模式：

a)当弯曲刚度比时，类皮肤电子器件发生整体弯曲；

b)当弯曲刚度比时，计算得到临界长度L_c，当L＞L_c发生整体弯曲；

当L＜L_c发生局部褶皱。

2.如权利要求1所述判断方法，其特征在于，在步骤1)中，采用旋涂，或采用静置摊平的方式制备超薄柔性基底。

3.如权利要求1所述判断方法，其特征在于，在步骤1)中，硬质薄膜条带与超薄柔性基底的弹性模量的比大于等于50。

4.如权利要求1所述判断方法，其特征在于，在步骤1)中，硬质薄膜条带的材料采用硅、金或铜。

5.如权利要求1所述判断方法，其特征在于，在步骤1)中，超薄柔性基底的材料采用硅胶材料。

6.如权利要求1所述判断方法，其特征在于，在步骤5)中，计算得到临界长度L_c包括以下步骤：

i.根据无量纲能量表达式，得到无量纲能量随特征参数kH的变化曲线；

ii.从无量纲能量随特征参数kH的变化曲线得到，当时，无量纲能量随着特征参数kH存在两个拐点，其中能量最低的拐点为C点，求得C点的特征参数kH为(kH)_C所对应的无量纲能量值为

iii.无量纲能量随特征参数kH的变化曲线在拐点之前对应无量纲能量相同的B点，求得B点的特征参数kH为(kH)_B；

iv.计算得到临界长度L_c：

7.如权利要求1所述判断方法，其特征在于，在步骤5)中，不同的弯曲刚度比对应不同的L_c，从而通过调整弯曲刚度比调整临界长度L_c，从而控制类皮肤电子器件的失稳模式为局部褶皱或整体弯曲。