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MCVE技術(shù)公司擁有EOPROM專(zhuān)利，這是一種銅基配方，可以將軌道添加到各種類(lèi)型的材料上。其Eopromflex工藝使用絲網(wǎng)印刷法和銅金屬化浴(類(lèi)似于印刷電路行業(yè)使用的方法)沉積在由玻璃或天然纖維制成的柔性織物上。
自2019年成立以來(lái)，MCVE一直專(zhuān)注于生產(chǎn)功能化玻璃纖維材料，以期將其集成到復(fù)合材料中。多年來(lái)，MCVE的技術(shù)已經(jīng)在各種應(yīng)用的復(fù)合材料的各種織物上通過(guò)概念驗(yàn)證得到了驗(yàn)證。這一經(jīng)驗(yàn)讓該公司展示了EOPROM與玻璃纖維織物結(jié)合的銅金屬化的強(qiáng)度。事實(shí)上，由于其可焊性，EOPROM為印刷電子功能創(chuàng)造了一個(gè)強(qiáng)大的連接。在IMT教授、塑料和復(fù)合材料專(zhuān)家Patricia Krawczak的指導(dǎo)下，IMT Nord Europe開(kāi)展了名為“通過(guò)在織物上印刷功能性成分的集成實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料儀器化:開(kāi)發(fā)、加工性和特性”的研究。
圖1:九個(gè)測(cè)試樣本設(shè)計(jì)
其目的是表明使用EOPROM配方通過(guò)浸漬工藝將功能化層整合到復(fù)合材料中不會(huì)影響材料的機(jī)械性能。
試驗(yàn)設(shè)計(jì)
為了確定軌道寬度的影響，設(shè)計(jì)了寬度為0.8 mm、1.5 mm和3 mm的三條單縱向線(xiàn)。還設(shè)計(jì)了用于加熱電路的四個(gè)彎曲設(shè)計(jì)。有兩個(gè)具有不同排距的縱向彎曲和兩個(gè)各具有可變排距的橫向彎曲。最后一種設(shè)計(jì)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)尺寸較小的彎曲試樣的。除了寬度不同的單線(xiàn)外，所有其他軌道的寬度都是1.5毫米。
樣品制造
軌道是用EOPROM漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷設(shè)計(jì)制作的。絲網(wǎng)印刷后，將樣品放在干燥箱中，然后浸入各種金屬浴中。這些浴的目的是在EOPROM漿料上沉積一層銅。復(fù)合板由以下部件制成:
圖2:示出了層堆疊的圖
- 由緞面玻璃纖維制成的加固材料層，具有近乎平衡的編織(52/48)，重量為296g/m。Samaro材料參考PO12768。
- 一層功能性玻璃纖維織物(包含銅軌道),采用非平衡編織(60/40 ),重量為202g/m。Porcher材料參考號(hào)7628。
- Gurit Prime 37樹(shù)脂和AMPREG 3X慢速硬化劑，質(zhì)量比為100:29。
制造的板的尺寸為250×25×2毫米；有四種不同的配置。
對(duì)于拉伸試樣:
–2.24毫米厚
–[(0 R)9/ (0華氏度)/ (0華氏度)]
對(duì)于平面剪切試樣:
–2.24毫米厚
–[(45 R)9/ (0華氏度)/ ( 45華氏度)]
對(duì)于三點(diǎn)彎曲試樣和短梁剪切試樣:
–[(0 R)10/ (0華氏度)/ (0華氏度)10 ]
–[(0 R)19/ (0華氏度)/ (0華氏度)1 ]
在環(huán)境溫度和-900毫巴下使用浸漬工藝16小時(shí)來(lái)制造各種板。將板脫模，然后在55℃下后固化24小時(shí)。
拉伸時(shí)的機(jī)械特性
使用ISO 527-4標(biāo)準(zhǔn)NF，允許縱向彈性模量(E)和拉伸強(qiáng)度σM待定。
應(yīng)用了以下測(cè)試參數(shù):
–位移速度:2毫米/分鐘
–下降40%后，測(cè)試停止
通過(guò)幾種方法測(cè)量位移，用伸長(zhǎng)計(jì)或通過(guò)DIC(數(shù)字圖像相關(guān)),在某些情況下還通過(guò)十字頭位移。
在單縱向線(xiàn)的情況下，拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明銅表面積和彈性模量之間的線(xiàn)性相關(guān)性。在縱向彎曲的情況下，彎曲數(shù)量的增加(以及彎曲之間間距的減小)提高了模量。在橫向彎曲的情況下，彎曲之間空間的減小降低了彈性模量值。
這些抗拉強(qiáng)度測(cè)試的結(jié)果表明，在橫向設(shè)計(jì)的情況下，銅跡線(xiàn)數(shù)量的增加意味著抗拉強(qiáng)度的下降。對(duì)單線(xiàn)的進(jìn)一步檢查似乎表明，存在一個(gè)抗拉強(qiáng)度下降較大的線(xiàn)寬值。因此，最好使用小于2毫米的線(xiàn)。
溫度循環(huán)對(duì)拉伸性能的影響
目標(biāo)工業(yè)應(yīng)用之一是集成加熱。因此，事先檢查其影響至關(guān)重要。
應(yīng)用了熱循環(huán):
–七個(gè)30分鐘的熱循環(huán)，然后在環(huán)境溫度下循環(huán)30分鐘
–對(duì)于設(shè)計(jì)19: 4.2伏/ 2.8安
–對(duì)于設(shè)計(jì)20: 3.4伏/ 2.3安
–表面溫度約為67℃
–另一側(cè)的溫度≈64℃
將經(jīng)受熱應(yīng)力的試樣與一系列未經(jīng)受熱應(yīng)力的試樣進(jìn)行比較。
考慮到標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)量結(jié)果顯示，經(jīng)受過(guò)熱循環(huán)的試樣之間的值與未經(jīng)受熱循環(huán)的試樣之間的值非常接近。因此，溫度循環(huán)對(duì)機(jī)械性能的影響非常小。
圖3:縱向彈性模量與銅表面積的關(guān)系
圖4:平面剪切強(qiáng)度值的范圍
平面剪切試驗(yàn)
進(jìn)行的第二個(gè)機(jī)械試驗(yàn)是平面內(nèi)剪切試驗(yàn)，根據(jù)NF EN ISO 14129標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)45°拉伸試驗(yàn)進(jìn)行。它使得面內(nèi)剪切模量G12和面內(nèi)剪切強(qiáng)度τ12米待定。
復(fù)合材料中存在的銅導(dǎo)致平面剪切模量G下降12。然而，這些值仍然在這種材料所能預(yù)期的數(shù)量級(jí)之內(nèi)。
通過(guò)這些測(cè)試，我們了解到設(shè)計(jì)導(dǎo)向可以產(chǎn)生強(qiáng)大的影響。雖然縱向設(shè)計(jì)似乎是有利的，但應(yīng)避免橫向設(shè)計(jì)。
三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)
考慮的第三個(gè)試驗(yàn)是根據(jù)NF EN ISO 14125標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。它允許彎曲斷裂應(yīng)力σ消防隊(duì)（firebrigade）和彎曲模量(例如f)待定。
銅對(duì)彎曲彈性模量的影響幾乎可以忽略不計(jì)，當(dāng)功能層靠近表面放置時(shí)更是如此。對(duì)制造過(guò)程至關(guān)重要的鍍金屬浴對(duì)彎曲性能沒(méi)有顯著影響。
銅的存在對(duì)彎曲模量和彎曲強(qiáng)度都有相當(dāng)積極的影響。因此，有可能將功能層集成到將承受彎曲應(yīng)力而不損失機(jī)械性能的部件中。
鍍金屬浴與參考相比沒(méi)有明顯的偏差，因此在尺寸上不會(huì)出現(xiàn)明顯的惡化。
圖5:彎曲模量的取值范圍
(功能層位于中性軸(左)或靠近試樣拉伸狀態(tài)一側(cè)(右))
短梁剪切試驗(yàn)
根據(jù)NF EN ISO 14130標(biāo)準(zhǔn)，最后考慮的測(cè)試是通過(guò)三點(diǎn)彎曲測(cè)試的ILSS剪切測(cè)試。它能確定層間剪切強(qiáng)度τ13米.
這些試驗(yàn)特別調(diào)查了三個(gè)方面:銅的存在的影響，鍍金屬浴對(duì)上漿的影響。
由于大多數(shù)試樣沒(méi)有分層，層間剪切強(qiáng)度值無(wú)法量化。然而，獲得的下限值保持在預(yù)期的數(shù)量級(jí)內(nèi)，并且數(shù)值沒(méi)有明顯下降。
圖6:層間剪切強(qiáng)度的數(shù)值范圍
(放置在中性軸(右側(cè))或靠近試樣拉伸狀態(tài)一側(cè)(右側(cè))的功能層)
機(jī)械試驗(yàn)的結(jié)論
這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是檢查將功能部件集成到復(fù)合材料中的影響。
用EOPROM功能化的亞麻織物。銅MCVE上的錫焊料