采用中性层策略优化柔性电子设备的弯曲性

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研究背景

柔性电子器件通常由具有特定功能的多层薄膜堆叠形成，当受到拉伸、弯曲、压缩等外加载荷时，薄膜层容易发生失效，严重影响了柔性电子器件的导电性和结构完整性，极大地阻碍了其大规模应用。因此，找到一种能够有效防止器件在外加载荷下发生结构失效的设计至关重要。本研究通过中性层（NL）策略提高柔性电子器件弯曲性能，首先研究了材料厚度和杨氏模量对单个NL位置的影响，并以此为基础提出了单个NL厚度优化设计的方法。然后研究了光学透明胶（OCA）和薄膜参数对多个NL数量和位置的影响，并通过弯曲实验验证了多个NL对结构具有良好保护效果。理论分析与实验验证表明，单个NL厚度优化设计和多个NL策略具有广阔的应用前景，可为柔性电子器件提供理想的结构设计方案。

多个NL结构提高结构的弯曲性能

本文亮点

1. 基于对单个NL结构的理论计算和有限元分析（FEA）优化，提出了单个NL厚度优化设计的方法，优化后结构中的氧化铟锡（ITO）电极的失效弯曲半径减小了50%。

2. 为了解决在单个NL结构设计时遇到的问题，采用OCA形成多个NL，并将FEA方法应用于结构设计，发现降低OCA的弹性模量和薄膜厚度可以降低顶层薄膜的最大应变。

3. 结果显示，虽然使用较低弹性模量的OCA可以减小顶层薄膜应变，但也会产生较大的层间剪切应变，应根据器件实际使用需求设计合理的NL数量。