一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置，所述疲劳性能测试装置包括：应力产生模块、电阻测量模块和数据采集模块，所述应力产生模块通过电阻测量模块连接数据采集模块，所述应力产生模块包括固定单元、施力单元和控制单元，所述固定单元上固定设置有待测柔性电极，所述控制单元通过施力单元连接待测柔性电极，本实用新型专利技术所述疲劳性能测试装置简单、易操作且稳定，可用于PEN/ITO等无机材料柔性电极、金属薄膜电极、有机薄膜电极及其复合材料的疲劳电学特征的稳定测量。定测量。定测量。

【技术实现步骤摘要】
一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置


[0001]本技术涉及材料疲劳性能测试
，尤其涉及一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置。

技术介绍

[0002]柔性薄膜电极目前广泛用于柔性显示技术、可穿戴技术等领域当中，柔性电子是将无机/有机器件附着于柔性基底上，形成电路的技术。相对于传统硅电子材料，柔性电子是指可以弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸、甚至变形成任意形状但仍保持高效光电性能、可靠性和集成度的薄膜电子器件。
[0003]作为电子器件的柔性薄膜电极，在不同的疲劳作用下，自身的导电能力对于实际应用是至关重要的。对于变形疲劳的柔性薄膜电极材料在不同曲率弯曲、针戳、折叠等不同变形条件下电学性能表现各异，特别是针对于长时间作用时，电阻随着变形次数的增加而显现出来的连续变化趋势更为重要。这种变化趋势可以帮助研究人员更好地把握材料在不同条件下的破坏程度，从而探究疲劳本质，不断改进材料提升性能。
[0004]随着技术的不断发展，我们对于柔性电子材料导电特性的抗疲劳程度提出新的要求，我们若想从材料本身提高柔性薄膜电极的导电性能，我们必须要研究薄膜电极在原位变形时电阻的连续变化，并辅以电镜照片的观察，分析其材料内部的断裂机制，从而指导我们制备更高导电性能，更耐疲劳的柔性电极材料。
[0005]以往的柔性薄膜电极材料实验机有着不能连续测量、体积较大、造价过高的缺点，对于科研人员的使用极其不方便。并且由于此类测试装置的单一性和局限性，研究工作常局限于常规条件，如单一变形的材料性能的测试。如需对材料产生不同变形疲劳指标的研究，常常是更换其他类型的机器进行测量。不能实现在所需条件下的原位、即时、连续测试，所以测试结果与实际情况多有偏颇。
[0006]因此，有必要研究一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本技术提供了一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置，所述疲劳性能测试装置简单、易操作且稳定，可用于PEN/ITO等无机材料柔性电极、金属薄膜电极、有机薄膜电极及其复合材料的疲劳电学特征的稳定测量。
[0008]一方面，本技术提供一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置，所述疲劳性能测试装置包括：应力产生模块、电阻测量模块和数据采集模块，所述应力产生模块通过电阻测量模块连接数据采集模块，所述应力产生模块包括固定单元、施力单元和控制单元，所述固定单元上固定设置有待测柔性电极，所述控制单元通过施力单元连接待测柔性电极。
[0009]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电阻测
量模块包括直流稳压电源和电阻箱，所述直流稳压电源通过电阻箱连接待测柔性电极。
[0010]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定单元包括样品固定架和可伸缩式弹力环，所述可伸缩式弹力环设置在样品固定架内，待测柔性电极设置在可伸缩弹力环上。
[0011]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述施力单元为可替换施力接头，所述可替换施力接头设置在待测柔性电极上方。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制单元包括单片机、步进电机、步进电机驱动器、滚珠丝杠、定标刻度尺和滑轨，所述步进电机一端通过步进电机驱动器连接单片机，另一端通过滚珠丝杠连接可替换施力接头，所述定标刻度尺固定设置在滚珠丝杠旁，所述滚珠丝杠设置在滑轨内。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述数据采集模块包括NI数据采集卡和Labview程序面板，所述Labview程序面板通过NI数据采集卡连接电阻箱，所述Labview程序面板还与单片机连接。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述定标刻度尺的移动距离的精度为
±
0.02mm。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述可伸缩弹力环包括聚甲基丙烯酸甲酯薄膜和弹力线。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述单片机为STM32单片机。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述可替换施力接头为小曲率弯曲施力接头、大曲率弯曲施力接头、针戳变形施力接头或折叠变形施力接头。
[0018]与现有技术相比，本技术可以获得包括以下技术效果：
[0019]1)形变易控，变形齐全：
[0020]本技术通过极其方便地更改接头形状的种类：拉伸、弯曲，小曲率弯曲，针戳，折叠等，变换出不同的机械撞击程度和不同的施力方式，即插即用，从而满足不同的设计要求；
[0021]2)降低仪器误差
[0022]本技术通过测量材料的实时电阻，来表征材料在应变下的性质变化，未使用传感器等对柔性材料受力灵敏度不高的器件，从根源上降低了仪器的误差；
[0023]3)创新工艺，减小接触电阻
[0024]本技术采用导电性能好的柔性银导线并用银浆粘连，相比普通鳄鱼夹导线有更好的导电性能及更低的接触电阻且较其他高精度电路连接方式价格低廉，低成本高性能；
[0025]4)交互性好
[0026]本技术采用实时可视化窗口设计允许用户实时更改相关参数与导出数据，页面功能清晰，操作简单易懂。
[0027]当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0029]图1是本技术一个实施例提供的柔性电极用电学特性表征的疲劳性能测试装置的部件及连接示意图；
[0030]图2是本技术一个实施例提供的使柔性薄膜电极产生变形和疲劳的机械装置示意图；
[0031]图3是本技术一个实施例提供的测量柔性薄膜电极电学性能的电路装置示意图；
[0032]图4是本技术一个实施例提供的数据处理和图像显示的程序面板图；
[0033]图5是本技术一个实施例提供的材料变形前和施力接头的状态示意图；
[0034]图6是本技术一个实施例提供的材料受力变形后和施力接头的状态示意图；
[0035]图7是本技术一个实施例提供的测量电阻单元的电路原理图；
[0036]图8是本技术一个实施例提供的可替换施力接头的示意图；
[0037]图9是本技术一个实施例提供的柔性薄膜电极用电学特性表征的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用电学特性表征的柔性薄膜电极疲劳性能测试装置，其特征在于，所述疲劳性能测试装置包括：应力产生模块、电阻测量模块和数据采集模块，所述应力产生模块通过电阻测量模块连接数据采集模块，所述应力产生模块包括固定单元、施力单元和控制单元，所述固定单元上固定设置有待测柔性电极，所述控制单元通过施力单元连接待测柔性电极。2.根据权利要求1所述的疲劳性能测试装置，其特征在于，所述电阻测量模块包括直流稳压电源和电阻箱，所述直流稳压电源通过电阻箱连接待测柔性电极。3.根据权利要求2所述的疲劳性能测试装置，其特征在于，所述固定单元包括样品固定架和可伸缩式弹力环，所述可伸缩式弹力环设置在样品固定架内，待测柔性电极设置在可伸缩弹力环上。4.根据权利要求3所述的疲劳性能测试装置，其特征在于，所述施力单元为可替换施力接头，所述可替换施力接头设置在待测柔性电极上方。5.根据权利要求3所述的疲劳性能测试装置，其特征在于，所述控制单元包括单片机、步进电机、步进电机驱动器、滚珠丝杠...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨洋，王金龙，于姗姗，于得水，马克骏，张与豪，谢子昂，张师平，陈森，吴平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：新型
国别省市：