可延展柔性无机电子器件的结构设计力学

分形互联导线的弹性延展性由 10.7% 显著增加至 192%. 当级数从 2 开始每次增加 1 时, 延展性呈 3 倍增长. 在级数 n =4 时, 弹性延展性已高达 2140%, 约为一级分形导线的 200 倍. 需要注意的是, 这里的弹性延展性指的是分形互联导线的延展性而不是系统整体的延展性, 系统的延展性还依赖于岛的长度和岛间距之比, 例如, 对于岛的长度和岛间距之比为 20 : 1 (~90% 的覆盖率) 和1000% 的分形导线延展性, 系统的可延展性可达到~50%. 2 展望本文对近年来可延展柔性无机电子器件中波纹结构和岛桥结构的设计方法及力学分析进行了回顾和总结. 将硬的无机半导体薄膜与柔性基体相结合, 通过结构设计的方法, 突破材料的拉伸极限, 可实现系统的可延展柔性. 波纹结构可实现系统的延展性至~20%, 而岛桥结构由于可设计不同形状的互联导线(直互联导线、蛇形互联导线和分形互联导线), 具有更多的设计参数, 从而可实现系统更大延展性(>100%), 并且能够保持大的覆盖率, 因此得到了广泛的应用. 对这些结构的力学分析, 不仅揭示了其变形机理, 更重要的是为优化结构设计提供了理论依据. 参考文献 1 Rogers J A, Someya T, Huang Y. Materials and mechan ics for stretchable electronics. Science, 2010, 327: 1603–1607 2 Kim D H, Ghaffari R, Lu N, et al. Flexib le and stretchable electronics for biointeg rated devices. Annu Rev Biomed Eng, 2012, 14 : 113–128