[发明专利]一种柔性电子器件位移加载装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性电子器件位移加载装置和方法，属于工程材料、结构形变及力学实验设备技术领域。

背景技术

在柔性电子器件技术中，经常需要对一些结构(如薄膜、微尺度梁)进行高精度的位移控制。目前，实施该类加载往往借助于机械手段，例如使用螺杆机构将旋转运动转换为直线运动；或者使用热应变手段，例如热胀系数较小的薄膜试件与厚度较大且热胀系数较大的基底粘结在一起，改变温度后由于基底发生的变形较大，将带动薄膜试件发生明显变形。但是，随着技术的进步，柔性电子器件的特征尺寸越来越小，对位移控制的精度要求也越来越高，而机械加载装置受到机加工精度的限制，热应变加载装置受制于温度控制以及热膨胀系数测量的精确度，所以二者的加载精度越发显得不足，亟待开发新的位移加载装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性电子器件位移加载装置及方法，使其能对柔性电子器件，特别是结构尺寸较小的柔性电子器件实现位移加载。

本发明的技术方案如下：

一种柔性电子器件位移加载装置，其特征在于：该装置包括支架、导轨、第一方形铁块、第二方形铁块、弹簧、第一导线、第二导线和直流电源；导轨固定在支架上；第一方形铁块和第二方形铁块中的一个沿导轨移动，另一个固定在导轨上；第一方形铁块和第二方形铁块的截面均为正方形，且面积相等；弹簧的两端分别固定在第一方形铁块和第二方形铁块上；第一导线和第二导线分别以同一绕向和相同匝数缠绕于第一方形铁块和第二方形铁块上，并分别与直流电源相连接；在第一方形铁块和第二方形铁块上分别设有用于夹持柔性电子器件的第一夹具和第二夹具。

本发明提供的一种柔性电子器件位移加载方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)利用第一夹具和第二夹具将待加载的柔性电子器件夹持在第一方形铁块和第二方形铁块上，记录此时的弹簧长度L₀；

2)在第一导线和第二导线中通入直流电流，使柔性电子器件可移动端发生位移；设柔性电子器件可移动端的位移量为ΔL，加载后的弹簧长度为L，则L＝L₀+ΔL，若ΔL＞0，则需要在第一导线和第二导线中通入方向相反的直流电流，大小均为：

I=L2Na22πk(L-L0)3μ0μr]]>

若ΔL＜0，则需要在第一导线和第二导线中通入方向相同的直流电流，大小均为：

I=L2Na22πk(L0-L)3μ0μr]]>

在上述两式中，a为第一方形铁块和第二方形铁块的截面边长，N为导线在方形铁块上缠绕的匝数，μ₀为真空磁导率，μ_r为铁块材料的相对磁导率，k为弹簧的劲度系数。