[发明专利]一种基于力学原理的表面具有微结构的高弹性基体及方法

摘要

本发明公开了一种基于力学原理的表面具有微结构的高弹性基体及方法。本发明通过在高弹性基底表面制备微结构，对薄膜内部的应变进行隔离，大大降低薄膜内部由于热失配、残余应力等原因产生的应变，有效减缓了在弹性基底表面镀膜产生褶皱的现象；本发明的方法用于制备柔性电子器件，能够有效避免传统柔性电子器件制备工艺中的转印工艺，大大提高柔性电子器件制备的良品率；本发明工艺简单，效果明显，有效提高了薄膜的比表面质量；由于弹性基底表面微结构的作用，经过有限元仿真计算，该种微结构的设计可以极大的减小薄膜与基底脱层时的能量释放率，有效减小薄膜的脱层现象；本发明具有高度的可重复性，适用于多种镀膜方法和高弹性基底。

主权项

1.一种基于力学原理的利用表面具有微结构的高弹性基底进行应变隔离的镀膜方法，其特征在于，所述镀膜方法包括以下步骤：1)设计在高弹性基底的表面的微结构：微结构为在高弹性基底的表面的凸台，根据在高弹性基底上镀膜产生褶皱的基本理论，并结合薄膜的厚度和材料性质，确定凸台的高度，使得形成在微结构表面的薄膜的褶皱的离面位移为0，即满足：其中，h_f表示薄膜的厚度，分别代表高弹性基底在x,y方向上应变；μ_f表示薄膜材料的泊松比，表示薄膜材料的平面应变模量，表示高弹性基底材料的平面应变模量，G_s表示高弹性基底材料的剪切模量，x,y分别表示微结构上x,y方向上位置；l,w分别表示微结构在x,y方向上的特征尺寸，h_s表示微结构的高度；2)制备模具：制备与高弹性基底表面的微结构互补的模具，模具具有凹陷，凹陷的形状与凸台的形状为形状互补，其中凹陷的深度与步骤1)中计算得出的凸台的高度一致；3)制备表面具有微结构的高弹性基底：利用步骤2)中制备好的模具，将液态的高弹性基底的材料浇注在模具中，然后固化，从而形成表面具有微结构的高弹性基底，凸台的上表面和下表面互相平行，并平行于高弹性基底的表面，凸台的水平形状为规则的图形；4)在表面具有微结构的高弹性基底上进行镀膜，生长薄膜，由于微结构的应变隔离作用，将薄膜生长过程中产生的应变控制在产生褶皱的临界应变以下，从而有效避免薄膜表面产生褶皱。