[发明专利]一种利用鼓包法测量薄膜材料界面结合能的方法和系统

摘要

本发明涉及一种利用鼓包法测量薄膜材料界面结合能的方法，包括如下步骤：（1）建立有限元模型；（2）基于薄膜和基底的材料属性，对特定孔径下的有限元模型进行模拟计算，并对模拟得到的数据进行拟合处理，得到特定孔径下G与P0、ω之间的关系式①：G＝f1(P0,ω)；（3）对不同孔径r下的鼓包模型进行模拟计算，根据步骤（2）中所得到的式①，对模拟得到的数据进行提取和拟合处理，得到不同孔径下G与P0、ω、r之间的关系式②G＝f2(P0,ω，r)；（4）测定参数r、P0、ω并计算薄膜材料界面结合能。本发明还提供了一种利用鼓包法测量薄膜材料界面结合能的系统。本发明提供的方法和系统在实际操作过程中简单易行、精确度高且应用范围广。

主权项

一种利用鼓包法测量薄膜材料界面结合能的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）建立有限元模型：基于薄膜和基底的材料属性，根据基底上覆盖单个小孔的薄膜的鼓包过程，建立有限元模型；（2）对特定孔径下的有限元模型进行模拟计算：针对某一特定孔径，以界面结合能G为输入，以界面结合能G下薄膜开裂时的临界压强P0和挠度ω为输出，对上述有限元模型进行模拟计算，对模拟得到的数据进行拟合处理，得到特定孔径下G与P0、ω之间的关系式G=f1(P0,ω)         ①；（3）对不同孔径r下的鼓包模型进行模拟计算：建立由多个不同孔径的有限元模型组成的鼓包模型，在不同孔径下，分别以界面结合能G为输入，以界面结合能G下薄膜开裂时的临界压强P0和挠度ω为输出，对该鼓包模型进行模拟计算，在已知G和P0、ω之间存在式①所示关系的基础上，对模拟得到的数据进行拟合处理，得到不同孔径下G与P0、ω、r之间的关系式G=f2(P0,ω，r)         ②；（4）测量并计算薄膜材料界面结合能：通过试验测量孔径r的大小以及在该孔径r下薄膜开裂时的临界压强P0和挠度ω，根据式②计算得到薄膜材料的界面结合能G的值。