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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉奎佑
研究生(外文):Kwei-You Liu
論文名稱:漣漪差排形成機制
論文名稱(外文):Formation and annealing mechanism of ripple dislocations
指導教授:林清彬林清彬引用關係
指導教授(外文):Ching-Bing Lin
口試委員:蔡有仁張子欽林清彬
口試日期:2011-06-27
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:機械與機電工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:42
中文關鍵詞:漣漪差排退火形成消滅
外文關鍵詞:Ripple dislocationAnnealingFormationElimination
相關次數:
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將聚二甲基矽氧烷薄膜給予一固定拉伸應變後,將金濺鍍在薄膜上,經應變回復後,在薄膜上形成漣漪結構。在薄膜形成漣漪結構過程中,由於薄膜各處之回復應力大小和方向不同,產生不同調的漣漪結構排向需藉由漣漪差排來緩和,以降低系統自由能。該漣漪差排可藉由退火處理,驅使漣漪差排產生滑移或爬升運動,使得正負刃漣漪差排相遇後復合,或藉由漣漪差排爬升到排向表面裂縫處消失,因而降低漣漪差排數量。

The compressively stressed elastomer (PDMS film) with sputtered gold can be buckled and thus produced a ripple structure, in comparing the difference of toughness between PDMS film and gold. The instability of stress was observed on the interface between materials with different Young’s modules. During the process of forming the ripple structure, there will be the ripple dislocations, the cracks and the oriented surface cracks simultaneously appearing within the ripple structure. This study also purposed the formation mechanism of the ripple dislocation and explored annihilation methodologies of the ripple dislocation using various annealing treatment.

總目錄
中文摘要..............................................I
英文摘要.............................................II
總目錄……………………………………………………………III
圖目錄………………………………………………………………V
壹、 導論………………………………………………………1
1-1前言…………………………………………………………… 1
1-2文獻回顧………… ………………………………………… 3
1-2.1漣漪形成機制………………………………………… 3
1-2.1.1離子濺鍍法……………………………………3
1-2.1.2電子束蒸鍍法…………………………………4
1-2.2漣漪差排滑移機制………………………………………4
1-2.3漣漪差排的消滅 ………………………………………6
1-2.3.1退火處理………………………………………6
1-2.3.2回復應變速率對漣漪差排產生的影響………7
1-3實驗範疇………………………………………………………7
貳、 實驗設計………………………………………………15
2-1PDMS溶膠製作…………………………………………………15
2-2矽晶片清潔……………………………………………………15
2-3PDMS薄膜製作…………………………………………………16
2-4漣漪結構之薄膜製作…………………………………………16
2-5鍍金層厚度測量方法.………………………………………17
2-6漣漪差排形成的OM觀察………………………………………17
2-7退火處理………………………………………………………17
參、 結果與討論……………………………………………21
3-1漣漪形成機制………………………………………………21
3-1.1 邊界不連續的漣漪差排形成………………………22
3-1.2漣漪排向改變形成漣漪差排…………………………23
3-1.3裂痕形成漣漪差排……………………………………23
3-2漣漪差排的消滅機制………………………………………24
肆、 結論……………………………………………………40
伍、 參考文獻………………………………………………42

圖目錄
圖1-1 波紋與裂縫方向 (a)拉伸狀態(b)應變回復狀態……………9
圖1-2 (a)回復過程及(b)拉伸過程,波長與應變之關係圖…………9
圖1-3 利用氬離子改變表面楊氏系數,經應變回復後,產生表面波紋之示意圖………………………………………………………………10
圖1-4 電子束蒸鍍法示意圖…………………………………………10
圖1-5 漣漪轉向實驗示意圖…………………………………………11
圖1-6 差排滑移運動示意圖…………………………………………11
圖1-7 奈米壓印示意圖………………………………………………12
圖1-8 暫態模式示意圖………………………………………………12
圖1-9 不同應變下,差排形狀示意圖………………………………13
圖1-10 在不同退火溫度下,退火6小時候之差排數量比較圖………13
圖1-11 應變回復速度與差排數量關係圖……………………………14
圖2-1 拉伸試片示意圖………………………………………………19
圖2-2 拉伸載台示意圖………………………………………………19
圖2-3 拉伸載台圖圖…………………………………………………20
圖2-4 漣漪差排滑移治具……………………………………………20
圖3-1 漣漪結構中之缺陷圖…………………………………………28
圖3-2 晶格漣漪差排之AFM圖…………………………………………28
圖3-3 Y型漣漪差排之AFM圖…………………………………………29
圖3-4 漣漪差排種類之OM圖…………………………………………29
圖3-5 試片厚400μm,拉伸應變1%,邊界幾何不連續處回復應變
歷程之OM圖..…………………………………………………30
圖3-6 試片厚400μm,拉伸應變1%,邊界幾何連續回復應變歷程
之OM圖..………………………………………………………31
圖3-7 漣漪轉向形成漣漪差排之OM連續圖…………………………32
圖3-8 厚400umPDMS給予一拉伸荷重(6g),與漣漪排向夾53°,裂
痕附近形成漣漪差排歷程之OM圖……………………………33
圖3-9 厚400umPDMS試片,鍍金厚度約為4 Ǻ,靜置於載玻片,
再放入高溫爐中,以100℃恆溫24小時後,空冷至室溫之
OM圖……………………………………………………………34
圖3-10厚400umPDMS試片,鍍金厚度約為4 Ǻ,置於拉伸治具上,
給予單軸向拉伸應變(12%),並固定其應變後,再放入高溫爐
中,以50℃恆溫24小時後,爐冷至室溫之OM圖……………35
圖3-11厚400umPDMS試片,鍍金厚度約為4 Ǻ,置於拉伸治具上,
給予單軸向拉伸應變(12%),並固定其應變後,再放入高溫爐
中,以150℃恆溫72小時後,爐冷至室溫之OM圖……………36
圖3-12正負刃漣漪差排經由爬升運動復合歷程之OM圖……………37
圖3-13漣漪差排經由爬升運動掉入排面表面裂縫消失歷程之OM圖
…………………………………………………………………37
圖3-14正負刃漣漪差排經由滑移運動復合歷程之OM圖………………38
圖3-15厚400umPDMS試片,鍍金厚度約為4 Ǻ,靜置於載玻片,
再放入高溫爐中,在不同時間下恆溫100℃後,空冷至室溫
之OM圖…………………………………………………………39


1.A. L. VolynskII, S. Bazhenov, O. V. Lebedeva, N. F. Bakeev,
“Mechanical buckling instability of thin coatings deposited on soft
polymer substrates”, Journal of Materials Science
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2.T. S. Wilhelm Huck, Ned Bowden, Patrick Onck, Thoms Pardoen, W.John Hutchinson, and M. George Whitesides, “Ordering of
Spontaneously Formed Buckles on Planar Surfaces”, Langmuir 16(2000) pp.3497-3501.
3.Frank Katzenberg, “Irradiation- and strain-induced self-organization
of elastomer surfaces”, Macromol. Mater. Eng.286 (2001) pp.26-29.
4.Ohzono, T., Shimomura, M., “Defect-mediated stripe reordering in wrinkles upon gradual changes in compression direction”, Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics 73(2006) art. no. 040601.
5.Bowden, N., Huck, W.T.S., Paul, K.E., Whitesides, G.M., “The controlled formation of ordered, sinusoidal structures by plasma-oxidation of an elastomeric polymer”, Applied Physics Letters 75 (1999) pp. 2557-2559.
6.Hartman, K., Bertoni, M., Serdy, J., Buonassisi, T. , “Dislocation density reduction in multicrystalline silicon solar cell material by high temperature annealing”, Applied Physics Letters 93(2008), art. no. 122108
7.Efimenko, K., Rackaitis, M., Manias, E., Vaziri, A., Mahadevan, L., Genzer, J., “Nested self-similar wrinkling patterns in skins”, Nature Materials 4 (2005) pp. 293-297
8.Efi menko, K., Wallace, W. E. & Genzer, J. Surface modifi cation of Sylgard-184 poly(dimethylsiloxane) networks by ultraviolet and ultraviolet/ozone treatment. J. Colloid Interface Sci. 254(2002) pp.306–315.
9.Takuya Ohzono,” Control of cooperative switching of microwrinkle orientationsby nanopatterns”, Chaos 19 (2009) art. no.033104




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