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關于Kapton薄膜材料力學研究
日期：2024-07-08 人氣：792
以Kapton薄膜材料為研究對象，選取7 種中心切縫角度和10 種溫度工況進行參數組織，對其進行單軸中心撕裂試驗，獲取了不同切縫角度和不同溫度下的應力-應變曲線并對其破壞機制進行了探討，具體結論如下：
1、不同切縫角度下，Kapton膜材發生的中心撕裂破壞，是由于切縫的端部存在應力集中，導致裂縫發展最終形成的材料破壞；拉伸過程中伴隨著相鄰切縫的“ 面外屈曲”，0° 角切縫斷面為橫向“ I ”字形，有傾角切縫斷面呈現為“ Z ”形截面；切縫角度為0° 是最不利情況，隨著切縫的角度的增大，等效切縫長度逐漸減小，Kapton膜材的撕裂強度和斷裂延伸率均有所提高，但依舊遠低于對Kapton膜材正常的力學性能。
2、不同溫度下，Kapton膜材MD 方向和TD方向的中心撕裂強度和斷裂延伸率均有所差異。高溫區，膜材微觀上表現為分子運動向活化態劇烈轉變，伴分子熱運動加劇，分子間的連接鍵減弱，受到外力時易于斷裂；低溫區，材料微觀上表現為分子運動向高彈態過渡逐步進入玻璃態的劇烈轉變，分子熱運動大大減弱，分子間的連接鍵逐漸加強，溫度的降低也會使得材料韌性降低，脆性增強。
3、在電鏡下觀察不同初始切縫角度下的撕裂斷面，發現有初始切縫的試件的撕裂斷面形貌兼具脆性斷裂和韌性斷裂的特點，并結合破壞模式對上述特點進行了闡釋。
4、基于Griffith 強度理論提出的計算膜材撕裂強度的方法，能夠較為準確的預測出膜材在各等效切縫長度下的膜材撕裂強度，對Kapton膜材在實際工程中的應用具有一定的參考價值。
(文章出自“《武漢大學學報(理學版)》網絡首發論文”摘錄）
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