软材料粘接结构界面破坏研究综述

软材料已经在软机器人、生物医学及柔性电子等各个领域得到广泛的应用. 实际应用中, 软材料多需要粘附于不同类型的基底上, 与之共同组成工程构件进而实现特定的功能, 粘接界面性能对构件的结构完整性与功能可靠性起着关键性作用. 本文对目前软材料粘接结构界面破坏行为方面的研究进行了系统总结. 首先通过与传统粘接结构的对比, 指出了“软界面”与“软基体”两种软材料粘接结构界面破坏行为的独特性及其物理本质. 接着分别总结了“软界面”与“软基体”两种粘接结构界面破坏行为的实验表征方面的研究成果, 对界面及基体黏弹性耗散对界面破坏机理的影响分别进行了分析. 然后从理论角度, 介绍了针对两种软材料粘接结构界面破坏行为的理论分析方法, 并对已建立的相关理论模型进行了总结. 之后以内聚力模型方法为基础, 介绍了软材料粘接结构界面破坏行为数值模拟方面的相关研究进展. 最后基于已有的研究成果, 提出了目前研究所面临的挑战, 并对可能的软材料粘接结构界面破坏的未来研究方向进行了讨论和展望.      

粘接层对聚甲基丙烯酸甲酯涂层刮擦破坏的影响及机理分析

为研究粘接层厚度和粘接强度对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)涂层刮擦破坏的影响,对不同粘接层厚度和粘接强度的PMMA涂层开展了系统的刮擦实验.采用考虑剪切屈服和脆性断裂竞争行为的本构模型描述PMMA的力学行为,进行了PMMA涂层刮擦行为的有限元模拟,揭示了复杂刮擦破坏模式的物理机理.研究结果表明：与零厚度粘接层的涂层相比,有限厚度粘接层的变形使PMMA涂层在刮擦过程中出现局部弯曲,导致刮头下方涂层底部区域形成内部裂纹;具有强粘接强度的粘接层可限制涂层在刮擦过程中的变形,避免刮头前方可能产生的严重屈曲,进而防止涂层底部形成沿厚度方向贯穿涂层的纵向裂纹;增加涂层厚度可以提高涂层在刮擦过程中的抗弯曲和抗屈曲能力,延缓内部裂纹和纵向裂纹的形成.这些发现有助了解和改善PMMA涂层的刮擦性能.