相衬光学相干层析的薄膜全场力学测量方法OA北大核心CSTPCD

聚合物薄膜的力学特性对于其优化设计、制备和应用具有重要意义,但现有方法普遍难以对其厚度方向进行有效测量。为此,本文提出相衬光学相干层析的薄膜全场力学性能表征方法。利用相衬光学相干层析成像对全场位移的高灵敏特性,结合薄膜拉伸、压缩加载装置,实现了亚毫米级薄膜厚度方向的层析应变全场测量。并结合弹性力学原理,可以从全场应变结果中分别计算材料的弹性模量和泊松比。通过搭建基于相衬光学相干层析的薄膜层析力学测量系统,首先对厚度为0.6 mm的单层硅橡胶薄膜进行了压缩、拉伸加载下的定量表征,测得其弹性模量为2.461 Mpa,泊松比为0.470;随后,分别对由硅橡胶及玻璃胶制作的三层薄膜进行了压缩、拉伸加载下的全场测量,观察到了深度方向各层薄膜的力学差异,测得玻璃胶薄膜的弹性模量为1.005 Mpa,泊松比为0.450。通过本文所述方法可以测量微变形的亚毫米级薄膜厚度方向的全场应变及局部应力,进而测得弹性模量、泊松比这两个力学参数,即可以实现薄膜厚度方向力学特性的高灵敏测试,是一种研究薄膜材料力学性能的新的有效手段。