[发明专利]精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法

权利要求书

1.精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法，包括如下步骤：对顶部平面模具(101)和底部平面模具(102)以及玻璃样品(103)进行加热和均热操作；

对所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)进行压制和保持操作；

对所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)进行脱粘操作；

对所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)进行冷却和释放操作；

其中所述脱粘操作包括保持一定成形温度，同时所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)以一定的脱粘速度向下移动，直到达到预先设定的脱粘距离，或

其中所述脱粘操作包括所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)以恒定的脱粘速度向下移动，直到达到预先设定的脱粘距离；同时调节不同的成形温度，使所述玻璃样品(103)分别处于内聚状态、粘结界面过渡状态和界面断裂状态，

其中在脱粘操作中，从参考实验的力曲线中减去粘性实验的力曲线，获得拉伸粘附力F与脱粘位移Δh的函数关系；使用以下归一化方法，将该拉伸粘附力-脱粘位移曲线转换为标称应力－标称应变曲线：

其中A₀是脱粘前玻璃与模具之间的接触面积，h₀是脱粘前玻璃样品的厚度，在此，A₀＝πr²＝π*3.45²＝37.39mm²，h₀＝3.50mm，从标称应力-应变曲线中提取出这些关键参数，最大粘附应力σ_max，最大拉伸应变ε_max和脱粘功W_deb，单位为焦耳/每平方米，J/m²，计算公式如下：

如果仅在界面上显示范德华力，则将界面分离并创建新表面的功称为粘附力的热力学功γ定义如下：

γ＝γ₁+γ₂-γ₁₂      (4)

其中γ₁和γ₂是两个接触体的表面能，γ₁₂是界面能，或者，热力学功γ与给定的Young方程组合：

γ＝γ_LV(1+cosθ)  (5)

其中γ_LV是液体的表面张力，θ是接触角，界面断裂能由如下经验公式给出：

Γ＝Γ₀(1+Φ(α_Τv)) (6)

其中，Φ(α_Τv)是取决于温度和速率的耗散因数，而Γ₀是消除裂纹速度的阈值粘附能；在粘弹性状态下，Φ(α_Τv)＞＞1；符号Γ用于表征与裂纹扩展相关的固有断裂能，而脱粘功W_deb为表观断裂能。

2.如权利要求1所述精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法，其中所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)分别用作探针和基板。

3.如权利要求1所述精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法，其中所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)用硬质合金碳化物(WC)制成，表面粗糙度Ra为2-5nm。

4.如权利要求1所述精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法，其中玻璃样品(103)为呈圆柱状的硼硅玻璃BK7，其顶面和底面的粗糙度Ra为10-20nm。

5.如权利要求1所述精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法，其中所述加热和均热操作，通过红外辐射5-10℃/s的速度对所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)进行加热；一旦达到设定的恒定模制温度，进行60-120秒的均热以确定玻璃圆筒内的温度均匀。