Development of a Novel "Punch" Method to Characterize Thin Film Adhesion: Applications in Life-Sciences and MEMS

开发一种表征薄膜粘附力的新型“冲压”方法:在生命科学和 MEMS 中的应用

基本信息

项目摘要

Development of a Novel "Punch" Method to Characterize Thin Film Adhesion: Applications in Life-Sciences and MEMSA comprehensive solid-mechanics model will be constructed for the adherence between a cylindrical flat punch and a thin bio- or electronic membrane clamped at the circular circumference. The elastic and viscoelastic constitutive relations will be derived to investigate thin film adhesion-delamination under both quasi-static and cyclic loading at elevated temperature, using a new state-of-art nano-Bionix-laparoscope system and a new dynamic mechanical analyzer (DMA) configuration with microns and micro-Newton resolutions. The critical force, punch displacement and contact radius at "pull-off" (spontaneous detachment of sample film from punch substrate) will be related to the interfacial adhesion energy and residual membrane stress. The new adhesion mechanics is useful in understanding time-dependent cell adhesion and locomotion. A corresponding 1-D rectangular model will be constructed for a MEMS-RF-switch, aiming at investigating the electromagnetic-mechanical coupling and its effects on the operational parameters, and formulating new design criteria.
一种新的表征薄膜粘附性的“冲压”方法的开发:在生命科学和MEMSA中的应用将建立圆柱形扁平冲头和夹在圆周上的生物或电子薄膜之间的粘附性的综合固体力学模型。利用最新的纳米Bionix-腹腔镜系统和具有微米级和微牛顿分辨率的动态机械分析仪(DMA)结构,推导出弹性本构关系和粘弹性本构关系,以研究高温下准静态和循环加载下的薄膜粘结-分层。“拉出”时的临界力、冲头位移和接触半径(样品膜从冲头基板上自发脱落)将与界面结合能和残余薄膜应力有关。新的黏附机制有助于理解依赖时间的细胞黏附和运动。针对MEMS-RF开关,建立相应的一维矩形模型,研究电磁-机械耦合及其对开关工作参数的影响,制定新的设计准则。

项目成果

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