柔性電子器件飛速發(fā)展，它們被廣泛用于醫(yī)療診斷、監(jiān)測和柔性機(jī)器人等領(lǐng)域。柔性電子涵蓋有機(jī)電子、塑料電子、生物電子、納米電子、印刷電子等，包括RFID、柔性顯示、有機(jī)電致發(fā)光(OLED)顯示與照明、化學(xué)與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲、柔性電池、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用。隨著其快速的發(fā)展，涉及到的領(lǐng)域也進(jìn)一步擴(kuò)展，目前已經(jīng)成為交叉學(xué)科中的研究熱點(diǎn)之一。

Science將有機(jī)電子技術(shù)進(jìn)展列為2000年世界科技成果之一,美國科學(xué)家艾倫黑格、艾倫·馬克迪爾米德和日本科學(xué)家白川英樹由于他們在導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域的開創(chuàng)性工作獲得2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。近幾年，國內(nèi)清華大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)等國內(nèi)著名大學(xué)都先后建立了柔性電子技術(shù)專門研究機(jī)構(gòu)，柔性電子技術(shù)已經(jīng)引起了我國研究人員的高度關(guān)注與重視，柔性電子領(lǐng)域的研究異常火熱，使得該領(lǐng)域的發(fā)展日新月異并取得了長足的進(jìn)展。

近期，復(fù)旦大學(xué)復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授彭慧勝的研究團(tuán)隊(duì)，成功將顯示器件的制備與織物編織過程實(shí)現(xiàn)融合，在高分子復(fù)合纖維交織點(diǎn)集成多功能微型發(fā)光器件等相關(guān)成果發(fā)表在Nature。

華中科技大學(xué)吳豪教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)李卓研究員，基于負(fù)泊松比超材料結(jié)構(gòu)開發(fā)出高性能柔性電子皮膚。相關(guān)成果 “Flexible Mechanical Metamaterials Enabled Electronic Skin for Real-time Detection of Unstable Grasping in Robotic Manipulation” 發(fā)表在Advanced Functional Materials上。

杭州師范大學(xué)朱雨田教授團(tuán)隊(duì)通過簡單的原位還原和溶劑澆注技術(shù)，開發(fā)了由聚乙烯醇(PVA)、 檸檬酸(CA)和銀納米粒子(AgNPs)組成的可拉伸和透明的多模態(tài)電子皮膚傳感器，它具有應(yīng)變、溫度和濕度方面的多種傳感能力。

在柔性材料（柔性玻璃、柔性O(shè)LED、柔性電池、柔性電子皮膚）以及柔性電子元器件等研究過程中，在一定溫度環(huán)境下的力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度、延伸率、泊松比、楊氏模量）是評價(jià)柔性材料應(yīng)用場景維度的一個(gè)非常重要的指標(biāo)， 也是制定柔性電子制造過程工藝關(guān)鍵參數(shù)。一般情況下，該類測試載荷精度要求較高，且樣品小，在進(jìn)行屈服、強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)性能測試時(shí)，在實(shí)現(xiàn)溫度冷熱環(huán)境，拉伸功能同時(shí)還需配備非接觸類視覺測量類儀器，如DIC。

冷熱原位拉伸微觀應(yīng)力應(yīng)變解決方案

冷熱原位拉伸微觀應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)主要應(yīng)用于小尺度的相關(guān)的柔性材料、生物、金屬、有機(jī)聚合物、纖維等各種材料科學(xué)研究，可實(shí)現(xiàn)溫度范圍-190~600℃，溫控精度±0.1℃ 最大載荷5kN。冷熱原位拉伸測試系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)獲取材料動(dòng)態(tài)載荷下，形變和溫度等數(shù)據(jù)，結(jié)合DIC聯(lián)用進(jìn)行材料微觀結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)定量分析材料微觀力學(xué)性質(zhì)、相變行為、取向變化、裂紋萌生和擴(kuò)展、材料疲勞和斷裂機(jī)制、材料彎曲、高溫蠕變性、分層、形成滑移面以及脫落等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)各種材料性能的研究。

三維數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）具有準(zhǔn)確性、穩(wěn)健性和易用性的特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于應(yīng)變測量。但是，對于需要高放大倍數(shù)的測量樣品，3D測量仍很難達(dá)到測量需求，這主要是由于3D測量缺乏具有足夠景深的光學(xué)元件，無法從不同視角獲取3D分析所需的兩張高放大率圖像。WTDIC-Micro彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)備無法進(jìn)行微小物體變形測量的不足，成為一種微觀尺度領(lǐng)域變形應(yīng)變測量的有力工具。

該測試系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)， 核心冷熱原位拉伸臺采用專業(yè)技術(shù)自主設(shè)計(jì)、加工制造，開發(fā)出集成化、多功能、兼容性強(qiáng)、變溫范圍大、靈活小巧，安裝快捷方便、操作簡單、性能可靠的冷熱原位微觀應(yīng)力測試系統(tǒng)解決方案，且性價(jià)比高。

1) 應(yīng)用范圍廣：可用于金屬、無機(jī)（半導(dǎo)體、陶瓷）、有機(jī)（生物、高分子、纖維）、復(fù)合涂層等多個(gè)學(xué)科的材料科學(xué)研究。

2) 溫控技術(shù)強(qiáng)：三種變溫模塊（半導(dǎo)體冷熱、液氮/電熱冷熱等）可自由更換，變溫范圍-190~600℃，RT~1000℃，溫控精度±0.1℃，具有自主產(chǎn)權(quán)核心溫控模塊算法；

3) 載荷加載功能多：可更換多種專用夾具，可實(shí)現(xiàn)測試樣品的拉伸、擠壓、疲勞測試；最大拉伸載荷5kN，載荷精度0.2%；拉伸速率達(dá)1 -100 um/s，最大位移50mm；

4) 變溫拉伸臺適應(yīng)性強(qiáng)：可適配掃描電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)、X射線衍射儀等系統(tǒng)；

5) 軟件集成度高：集成溫控、拉伸測試，可進(jìn)行載荷、溫度、位移多種參數(shù)設(shè)置，可結(jié)合靈活的閥值進(jìn)行循環(huán)負(fù)載的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行材料研究應(yīng)力應(yīng)變；

6) 軟件界面表現(xiàn)豐富：系統(tǒng)軟件提供多種模式的材料檢測模式，溫度、載荷、位移閾值設(shè)置，曲線生成，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、多種格式輸出；

7) 技術(shù)支持：自主研發(fā)，定制開發(fā)靈活；提供全面的解決方案和技術(shù)指導(dǎo)。

三維顯微應(yīng)變測量系統(tǒng)

WTDIC-Micro顯微應(yīng)用測量系統(tǒng)：光學(xué)顯微鏡和DIC數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的結(jié)合，可以滿足納米級精度測量需求。

使用方法步驟

在柔性小尺寸試樣測試過程中，冷熱原位拉伸測試系統(tǒng)的使用方法及步驟如下：

(1) 通過專用的小試樣散斑噴涂裝置，制作散斑涂層。當(dāng)然，也可以通過畫線等方式制作標(biāo)記，視頻引伸計(jì)均可支持，但制作散斑涂層后面還可以擴(kuò)展到其他用途，所以我們建議處理為散斑涂層。制作完成的試樣類似下圖。

小尺寸試樣散斑噴涂效果

(2) 將小試樣放在對應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)上并夾持住

冷熱原位拉伸測試系統(tǒng)加載試樣

測試結(jié)果

（1）應(yīng)變-狀態(tài)曲線

（2）位移-狀態(tài)曲線

溫度波動(dòng)曲線

（3）數(shù)據(jù)表格

計(jì)算得到的位移場(上)和應(yīng)變場(下)

總結(jié)：

在柔性材料研究中，高精度實(shí)時(shí)獲取不同溫度下的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，是解決柔性小尺寸試樣變溫環(huán)境應(yīng)力應(yīng)變測量問題的較佳方案。文天精策儀器科技（蘇州）有限公司針對小尺寸試樣力學(xué)試驗(yàn)中的測量難題，為用戶提供成套解決方案，在小試樣的加載裝置、夾具設(shè)計(jì)、環(huán)境控制等方面提供完整的解決方案。