[發明專利]精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法

有效

• 申請號: 202110659406.0
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113405986B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 李莉華;周劍
• 申請（專利權）人: 深圳技術大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 遲姍;匡麗娟

1.精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法，包括如下步驟：對頂部平面模具(101)和底部平面模具(102)以及玻璃樣品(103)進行加熱和均熱操作；

對所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)進行壓制和保持操作；

對所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)進行脫粘操作；

對所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)進行冷卻和釋放操作；

其中所述脫粘操作包括保持一定成形溫度，同時所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)以一定的脫粘速度向下移動，直到達到預先設定的脫粘距離，或

其中所述脫粘操作包括所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)以恒定的脫粘速度向下移動，直到達到預先設定的脫粘距離；同時調節不同的成形溫度，使所述玻璃樣品(103)分別處于內聚狀態、粘結界面過渡狀態和界面斷裂狀態，

其中在脫粘操作中，從參考實驗的力曲線中減去粘性實驗的力曲線，獲得拉伸粘附力F與脫粘位移Δh的函數關系；使用以下歸一化方法，將該拉伸粘附力-脫粘位移曲線轉換為標稱應力－標稱應變曲線：

其中A₀是脫粘前玻璃與模具之間的接觸面積，h₀是脫粘前玻璃樣品的厚度，在此，A₀＝πr²＝π*3.45²＝37.39mm²，h₀＝3.50mm，從標稱應力-應變曲線中提取出這些關鍵參數，最大粘附應力σ_max，最大拉伸應變ε_max和脫粘功W_deb，單位為焦耳/每平方米，J/m²，計算公式如下：

如果僅在界面上顯示范德華力，則將界面分離并創建新表面的功稱為粘附力的熱力學功γ定義如下：

γ＝γ₁+γ₂-γ₁₂??????(4)

其中γ₁和γ₂是兩個接觸體的表面能，γ₁₂是界面能，或者，熱力學功γ與給定的Young方程組合：

γ＝γ_LV(1+cosθ)??(5)

其中γ_LV是液體的表面張力，θ是接觸角，界面斷裂能由如下經驗公式給出：

Γ＝Γ₀(1+Φ(α_Τv))?(6)

其中，Φ(α_Τv)是取決于溫度和速率的耗散因數，而Γ₀是消除裂紋速度的閾值粘附能；在粘彈性狀態下，Φ(α_Τv)＞＞1；符號Γ用于表征與裂紋擴展相關的固有斷裂能，而脫粘功W_deb為表觀斷裂能。

2.如權利要求1所述精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法，其中所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)分別用作探針和基板。

3.如權利要求1所述精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法，其中所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)用硬質合金碳化物(WC)制成，表面粗糙度Ra為2-5nm。

4.如權利要求1所述精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法，其中玻璃樣品(103)為呈圓柱狀的硼硅玻璃BK7，其頂面和底面的粗糙度Ra為10-20nm。

5.如權利要求1所述精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法，其中所述加熱和均熱操作，通過紅外輻射5-10℃/s的速度對所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)進行加熱；一旦達到設定的恒定模制溫度，進行60-120秒的均熱以確定玻璃圓筒內的溫度均勻。