聚酰亞胺及其雜化薄膜斷裂性能的研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)及其雜化薄膜由于具有較低的介電常數(shù)、優(yōu)良的力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，作為電絕緣材料在工程應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用，而斷裂性能是其工程應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)。關(guān)于材料的斷裂韌性，目前幾種較為成熟的評(píng)價(jià)方法，如傳統(tǒng)的線彈性斷裂力學(xué)方法和目前發(fā)展較為成熟的一些彈塑性斷裂方法(如J積分和COD)等，對(duì)柔性聚合物薄膜斷裂性能的評(píng)價(jià)均存在一定的困難；近年來，一種相對(duì)較新的方法——基本斷裂功(EWF)方法，由于能有效評(píng)價(jià)滿足平面應(yīng)力條件的韌性薄膜材

2、料的斷裂性能，在國(guó)外引起了較大的關(guān)注，目前關(guān)于它的理論及應(yīng)用等各方面的研究仍在不斷完善中。 本論文依據(jù)基本斷裂功理論，將聚酰亞胺/二氧化硅(PI/SiO<,2>)無機(jī)雜化薄膜斷裂功(W<,f>)分為基本斷裂功(W<,e>)和塑性耗散功(W<,p>)，從斷裂功(W<,f>)與韌帶長(zhǎng)度(L)之間的關(guān)系得到了反映PI/SiO<'2>斷裂韌性材料常數(shù)的比基本斷裂功(w<,e>)，并通過I型裂紋的雙邊對(duì)稱缺口拉伸(DENT)實(shí)驗(yàn)，研究了不

3、同SiO<,2>含量對(duì)其雜化薄膜斷裂韌性參數(shù)的影響。通過臨界J積分值(J<,ю>)與比基本斷裂功(w<,le>)的等價(jià)關(guān)系，用有限元數(shù)值方法得出了不同SiO<,2>含量雜化薄膜塑性區(qū)的演化過程及塑性區(qū)形狀因子(β)和比塑性功(w<,p>)，給出了不同SiO<'2>含量對(duì)其雜化薄膜非斷裂韌性參數(shù)的影響，并就數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較分析。通過對(duì)Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂紋的數(shù)值分析，給出了Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂紋的塑性區(qū)演化過程及裂紋擴(kuò)展所需的最大載荷，同