[發明專利]一種柔性基底上納米薄膜的彈性模量測試方法

有效

• 申請號: 201811324728.4
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109297813B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 何巍;謝惠民
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種柔性基底上納米薄膜的彈性模量測試方法，其特征在于該測試方法包括以下步驟：

(1)搭建一個彈性模量測試裝置，該測試裝置包括一個運動機構和一個測試機構，所述的運動機構包括步進電機、一級減速器、二級減速器、滾珠絲杠、左絲杠螺母和右絲杠螺母，所述的步進電機安裝在底座上，步進電機的輸出軸依次與一級減速器和二級減速器相連接，二級減速器與滾珠絲杠連接，所述的左絲杠螺母和右絲杠螺母與滾珠絲杠聯動，滾珠絲杠的兩端支撐在支撐座內，支撐座固定在底座上；所述的測試機構包括柔性基底、L形連接件、力傳感器、導軌、上滑塊、下滑塊、彈簧、上擋片、下擋片、左載物臺和右載物臺，所述的L形連接件與運動機構中的左絲杠螺母聯動，所述的力傳感器與L形連接件相對固定；所述的柔性基底的兩端分別通過加強片和銷軸固定在左載物臺和右載物臺上，所述的左載物臺與力傳感器相對固定，右載物臺與右絲杠螺母連接固定；所述的左絲杠螺母和右絲杠螺母與導軌連接，左絲杠螺母和右絲杠螺母在導軌上滑動，起導向作用；在所述的左載物臺頂部通過彈簧和長螺釘連接具有滑槽的上擋片，并且通過短螺釘在所述的滑槽滑動連接有一個上滑塊，在所述的左載物臺底部對稱連接有具有滑槽的下擋片和下滑塊；

(2)驅動步驟(1)彈性模量測試裝置中的步進電機，通過運動機構帶動左載物臺和右載物臺，使柔性基底預拉伸至某一特定力值，暫停步進電機運轉；

(3)將步驟(2)的彈性模量測試裝置測試機構中的上、下滑塊推出,以控制柔性基底的暴露面積，并調整彈簧伸長量,以控制上、下滑塊與柔性基底表面的距離，保證預拉伸后的柔性基底不受上、下滑塊的接觸影響；

(4)將步驟(3)的彈性模量測試裝置底面水平置于一個鍍膜機內，啟動鍍膜機，對柔性基底下表面的暴露部分進行沉積鍍膜，使柔性基底下表面的納米薄膜厚度為

(5)將步驟(4)的彈性模量測試裝置頂面水平置于所述的鍍膜機內，再次啟動鍍膜機，對柔性基底上表面的暴露部分進行沉積鍍膜，使柔性基底上表面的納米薄膜厚度為

(6)將步驟(5)的彈性模量測試裝置中上、下擋片和上、下滑塊取出，重新啟動步進電機，進行步進式壓縮測試實驗，通過兩個光學變形測試系統，同時測定柔性基底的無鍍膜部分和鍍膜部分的軸向平均應變，利用應變差異方法中的彈性模量計算公式，計算得到納米薄膜的彈性模量E_f：

其中，t_f為納米薄膜總厚度，E_s為柔性基底彈性模量，t_s為柔性基底厚度，和分別為柔性基底的無鍍膜部分和鍍膜部分的軸向平均應變。