O adesivo óptico transparente (OCA) é o material central de dispositivos eletrônicos flexíveis e o estudo do seu comportamento mecânico em ambientes de grande tensão, temperatura e umidade é essencial para o design de confiabilidade de telas dobráveis. Os estudos existentes estão limitados a pequenas tensões (<100%) e condições ambientais convencionais, com aplicações práticas em que o OCA pode suportar ambientes de temperatura e grandes tensões de até 1.000%, e os modelos tradicionais de elasticidade viscosa linear são difíceis de descrever a resposta mecânica complexa do OCA. Portanto,Equipe de professores associados Yuan Hongyan da Universidade de Ciência e Tecnologia do SulO comportamento de grande deformação do OCA em diferentes intervalos de temperatura, níveis de umidade e taxas de deformação foi estudado e seu modelo de estrutura viscoelastica não linear foi estabelecido.

Testes de alongamento uniaxial, corte simples (1000% de deformação) e deslizamento de 10 horas (Figura 1) em ambientes de umidade de 95% RH a diferentes temperaturas (-40 ° C a 80 ° C) e taxas de deformação (0,01-5 s-1). A proporção de Poisson do OCA com μ≈0,46 medida com a tecnologia de imagem digital (DIC) verificou a propriedade quase incomprimível do material (Figura 5).

Diagrama de carga para ensaios mecânicos (alongamento, corte, deslizamento, curvatura)

Os resultados experimentais mostraram que o módulo do OCA apresentava uma dependência significativa da temperatura: o módulo diminuiu 84% quando subiu de -40 ° C para 25 ° C e 41% mais quando subiu de 25 ° C para 80 ° C, o módulo de corte atingiu 262,3 kPa a baixas temperaturas (-40 ° C) e 20 kPa a altas temperaturas (80 ° C) (Figura 2). No teste de deslizamento, o material OCA sofre uma falha rápida devido à erosão do vapor de água causada por ambientes de alta temperatura e umidade (80 ° C, 95% RH), com uma tensão de ruptura próxima de 1500% (Figura 3). No entanto, a mudança de umidade a temperatura normal tem um efeito fraco sobre o módulo. O efeito da taxa de tensão se manifesta como o valor de tensão a 5 s-1 aumenta duas vezes em relação a 0,01 s-1, e a resposta elástica viscosa OCA a altas temperaturas é significativamente enfraquecida.

Figura 2 (a) Ensaio de alongamento a diferentes taxas de tensão a 25 ℃, (b) Ensaio de corte a diferentes taxas de tensão a 25 ℃, (c) 65 ℃ e (d) 80 ℃

Figura 3: a) Resultados simples de corte a diferentes temperaturas, b) Resultados de alongamento a baixa temperatura e c) Ensaios de deslizamento a tensões de 50 kPa a diferentes temperaturas

Este artigo usa o modelo de hiperelasticidade de Yeoh de três ordens para descrever a resposta elástica não linear do material, em combinação com o modelo de Maxwell geral (grau de Prony) para caracterizar sua elasticidade viscosa, quebrando os limites da hipótese tradicional de elasticidade viscosa linear. Durante o processo de determinação de parâmetros, os parâmetros do modelo de Yeoh e do modelo de grau de Prony foram determinados de forma inovadora e independente para cada ponto de temperatura, evitando o problema da falha da teoria tradicional da equivalência tempo-temperatura (equação WLF) sob grandes tensões, melhorando significativamente a precisão do modelo. A racionalidade do modelo e parâmetros de estrutura foi validada por meio de uma simulação de curvatura de três pontos, e os resultados da simulação mostraram que o experimento coincidiu com a curva de força-deslocamento simulada e reproduziu com sucesso o fenômeno de atraso viscoelástico e relaxamento de tensão.

Figura 4 Diagrama de carga de curva de três pontos FEM e gráfico de nuvem de tensão

Figura 5 (a) teste de flexão em três pontos (carga-desmontagem), (b) resultados do teste de carga-manutenção-desmontagem com FEM, (c) 10, (d) 60, (e) 300, (f) resultados do teste de carga-desmontagem com FEM em diferentes tempos de manutenção de 600 s (g) Distribuição de manchas dispersas DIC e proporção de Poisson

Em resumo, este estudo analisou sistematicamente o comportamento de grande tensão do OCA em dispositivos eletrônicos flexíveis em diferentes condições de temperatura, taxa de tensão e umidade por meio de métodos experimentais e numéricos. Um método comum para analisar as propriedades mecânicas de materiais macios, como OCA, foi proposto, incluindo testes de materiais, calibração de parâmetros intrínsecos, validação e aplicação de modelos e parâmetros em simulações de elementos finitos de comportamentos mecânicos complexos de grandes tensões. Este modelo de estrutura se concentra principalmente na relação estresse-tensão da OCA. Durante grandes tensões, a rede molecular do OCA pode ser danificada, resultando em fenômenos como o encolhimento do pescoço, que os modelos atuais não consideram.

O artigo é intitulado "Comportamentos mecânicos de grande deformação de adesivos ópticamente claros para dispositivos eletrônicos flexíveis sob diferentes temperaturas, umidade e taxas de deformação" e foi publicado no Journal of Applied Polymer Science.