以Kapton薄膜材料為研究對象，選取7 種中心切縫角度和10 種溫度工況進(jìn)行參數(shù)組織，對其進(jìn)行單軸中心撕裂試驗(yàn)，獲取了不同切縫角度和不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線并對其破壞機(jī)制進(jìn)行了探討，具體結(jié)論如下：
1、不同切縫角度下，Kapton膜材發(fā)生的中心撕裂破壞，是由于切縫的端部存在應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂縫發(fā)展最終形成的材料破壞；拉伸過程中伴隨著相鄰切縫的“ 面外屈曲”，0° 角切縫斷面為橫向“ I ”字形，有傾角切縫斷面呈現(xiàn)為“ Z ”形截面；切縫角度為0° 是最不利情況，隨著切縫的角度的增大，等效切縫長度逐漸減小，Kapton膜材的撕裂強(qiáng)度和斷裂延伸率均有所提高，但依舊遠(yuǎn)低于對Kapton膜材正常的力學(xué)性能。
2、不同溫度下，Kapton膜材MD 方向和TD方向的中心撕裂強(qiáng)度和斷裂延伸率均有所差異。高溫區(qū)，膜材微觀上表現(xiàn)為分子運(yùn)動(dòng)向活化態(tài)劇烈轉(zhuǎn)變，伴分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的連接鍵減弱，受到外力時(shí)易于斷裂；低溫區(qū)，材料微觀上表現(xiàn)為分子運(yùn)動(dòng)向高彈態(tài)過渡逐步進(jìn)入玻璃態(tài)的劇烈轉(zhuǎn)變，分子熱運(yùn)動(dòng)大大減弱，分子間的連接鍵逐漸加強(qiáng)，溫度的降低也會(huì)使得材料韌性降低，脆性增強(qiáng)。
3、在電鏡下觀察不同初始切縫角度下的撕裂斷面，發(fā)現(xiàn)有初始切縫的試件的撕裂斷面形貌兼具脆性斷裂和韌性斷裂的特點(diǎn)，并結(jié)合破壞模式對上述特點(diǎn)進(jìn)行了闡釋。
4、基于Griffith 強(qiáng)度理論提出的計(jì)算膜材撕裂強(qiáng)度的方法，能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測出膜材在各等效切縫長度下的膜材撕裂強(qiáng)度，對Kapton膜材在實(shí)際工程中的應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。
(文章出自“《武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版)》網(wǎng)絡(luò)首發(fā)論文”摘錄）