CN108088753B - 材料的挠曲性能的评价装置和使用其的评价方法 - Google Patents

Abstract

一种挠曲性能的评价装置以及一种使用其评价弯曲样品的挠曲性能的评价方法，该评价装置包括：支架；主体，设置在支架上并且能够沿着支架的长度方向移动；夹具，联接到主体以在主体上旋转并且固定待被评价的样品的第一侧；以及按压部，设置在夹具之上并且按压样品的与第一侧相反的第二侧并且设置得比样品的第一侧高以弯曲样品。

Description

材料的挠曲性能的评价装置和使用其的评价方法

技术领域

公开了挠曲性能的评价装置和评价方法的实施方式，更具体而言，当被弯曲或折叠时评价对象材料的性质的评价装置和评价方法的实施方式。

背景技术

近来，对能够物理地改变外观的电子器件的关注不断增加。具体地，自由地可折叠的或可弯曲的电子器件在各种电子技术领域中正被积极地研究。

试图将柔性显示器技术结合到具有显示器的诸如智能电话或TV的电子器件中。柔性显示器技术的示例可以包括能够自由弯曲的可弯曲显示器、能够像纸一样被卷的可卷式显示器、或者能够被完全折叠的可折叠显示器。

对柔性显示器的基板和内部材料的弯曲/折叠行为的评价方法通常包括诸如“弯曲数记数”的定性分析。

然而，柔性显示器的挠曲性质不可能仅通过定性分析而被清楚地理解，所以难以评价其可靠性。

为了提供与人体非常类似的高级机器人，进来，正在开发模仿生物学肌肉的人造肌肉。为了预测人造肌肉的动力学特性，可能考虑肌肉收缩和肌肉张力之间的关系、由于肌肉材料的弹性运动/摩擦而引起的滞后等等。

发明内容

人造肌肉的动力学特征的预测是通过以低速缓慢地进行人造肌肉的拉紧和收缩而准静态的，因此不可能预测如同对应于生物肌肉那样多的局部和快速挠曲性质。

因此，期望选择适合于各种电子器件(诸如柔性显示器，人造肌肉和人造身体组织)的适当材料，并且提供用于在所选材料被折叠或弯曲时以简单方法定量评价所选材料的性能(挠曲性能)的测量手段。

一实施方式是提供一种能够以简单方法定量地评价材料的挠曲性能的挠曲性能评价装置以及评价方法。

根据一实施方式，一种用于评价挠曲性能的装置包括：支架；主体，设置在支架上并且能够沿着支架的长度方向移动；夹具，联接到主体以在主体上旋转并且固定待被评价的样品的第一侧；以及按压部，按压样品的与第一侧相反的第二侧并且设置得比样品的第一侧高以弯曲样品。

在一实施方式中，用于评价挠曲性能的装置还可以包括穿透主体和夹具并且穿过主体和夹具***的旋转轴以及联接到旋转轴的终端的操纵盘。

在一实施方式中，旋转轴的伸长方向可以不同于支架的长度方向。

在一实施方式中，夹具与主体之间的角度可以是大约0度至大约180度。

在一实施方式中，主体可以被设置为沿着支架的长度方向滑动。

在一实施方式中，导槽可以沿着支架的长度方向被限制在支架的上表面中，以及被容纳在导槽中的移动构件可以被限制在主体的下表面中。

在一实施方式中，用于评价挠曲性能的装置可以包括与主体和按压部的每个连接的线以及绕有线的滑轮。

一种使用用于评价挠曲性能的装置来评价弯曲样品的挠曲性能的方法包括：

使用弯曲样品的厚度(h)、连接彼此不同且被施加有与施加到弯曲样品的最大主应力的一半对应的主应力的第一点和第二点的第一弧的长度(L”)、连接第一点和第二点之间的最短距离的第一直线的长度(L')、当第一弧被延伸以设置虚拟圆时该虚拟圆的曲率半径(ρ)、以及夹具与按压部的下表面之间的弯曲角(θ)，来评价弯曲样品的应变(ΔL)、施加到弯曲样品的折叠应力(σ_f)、施加到弯曲样品的折叠模量(M_f)的至少之一。

在一实施方式中，长度L”可以由公式1表示：

[公式1]

在一实施方式中，长度L'可以由公式2表示：

[公式2]

在一实施方式中，应变(ΔL)可以是仅取决于所述弯曲角(θ)的参数。

在一实施方式中，应变(ΔL)由公式3表示：

[公式3]

在一实施方式中，折叠应力(σ_f)可以由公式4表示：

[公式4]

在一实施方式中，在公式4中，y'是考虑在每个点处样品的应力不对称的参数，F是按压样品的按压部的力，w是样品的长度方向宽度，d'是连接第一直线的中间点与第一弧的中间点的第二直线的长度。

在一实施方式中，参数y'可以由公式5表示：

[公式5]

在一实施方式中，长度d'可以由公式6表示：

[公式6]

在一实施方式中，折叠模量(M_f)可以是取决于h、ρ和弯曲角θ的参数。

在一实施方式中，折叠模量(M_f)可以由公式7表示：

[公式7]

在一实施方式中，弯曲角θ可以大于大约0度且等于或小于180度。

材料的挠曲性能可以通过简单的方法被定量地评价。

附图说明

本公开的以上和其它实施方式、优点和特征将通过参考附图更详细地描述其实施方式而变得明显，在附图中：

图1是挠曲性能的评价装置的一实施方式的透视图；

图2是显示在用于评价挠曲性能的装置中的支撑构件上滑动主体的操作的一实施方式的前视图。

图3是显示在用于评价挠曲性能的装置中的主体上旋转夹具的操作的一实施方式的前视图。

图4至6是顺序地显示使用用于评价挠曲性能的装置来评价挠曲性能的方法的一实施方式的前视图。

图7是显示图6中的夹具与按压部之间的弯曲角(θ)是大约180度的情形的前视图。

图8是显示图6中的夹具与按压部之间的弯曲角(θ)是大约90度的情形的前视图。

图9是显示图6中的夹具与按压部之间的弯曲角(θ)是锐角的情形的前视图。

图10是显示图6中的夹具与按压部之间的弯曲角(θ)是钝角的情形的前视图。

图11是显示弯曲样品的应变(ΔL)、施加到弯曲样品的折叠应力(σ_f)和弯曲样品的折叠模量(M_f)的每个相对于弯曲角(θ)、虚拟圆的曲率半径(ρ)和样品的厚度(h)的每个的关系的图。

图12是显示当具有大约200微米(μm)的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜通过用于评价挠曲性能的装置被弯曲180度弯曲角时，施加到样品的力相对于虚拟圆的曲率半径(ρ)的一实施方式的曲线图。

图13是显示当具有大约200μm的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜通过用于评价挠曲性能的装置被弯曲180度或大约90度的每个弯曲角时，施加到样品的折叠应力相对于虚拟圆的曲率半径(ρ)的一实施方式的曲线图。

图14是显示当具有大约200μm的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜通过用于评价挠曲性能的装置被弯曲180度或大约90度的每个弯曲角时，样品的折叠模量相对于虚拟圆的曲率半径(ρ)的一实施方式的曲线图。

图15是显示当具有不同厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜使用用于评价挠曲性能的装置被弯曲大约180度的弯曲角时，施加到样品的折叠应力相对于虚拟圆的曲率半径(ρ)的一实施方式的曲线图。

图16是显示当具有不同厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜使用用于评价挠曲性能的装置被弯曲大约180度的弯曲角时，样品的折叠模量相对于虚拟圆的曲率半径(ρ)的一实施方式的曲线图。

具体实施方式

在下文，实施方式将在下文中被详细描述，并且可以被具有现有技术中的公知常识的那些人更容易地执行。然而，本公开可以以许多不同形式实施，且将不被理解为限于此处阐述的实施方式。

在图中，为了清晰，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。将理解，当元件诸如层、膜、区域或基板被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在居间元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。

在本公开中，关于挠曲性能的术语指的是当材料被弯曲或折叠时测量的材料的性能，并且该性能可以包括例如折叠应力、弹性弯曲模量、材料的应变和应变量等等。

将理解，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可以用于此来描述各种各样的的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分。因而，以下讨论的“第一元件”、“第一组件”、“第一区域”、“第一层”或“第一部分”可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分，而没有脱离这里的教导。

在这里使用的术语仅用于描述特定实施方式，而不旨在限制。在这里使用时，单数形式“一”和“该”也旨在包括包含“至少一个”的复数形式，除非内容以别的方式清楚地表示。“或”指的是“和/或”。在这里使用时，术语“和/或”包括一个或更多个相关列举项目的任意和所有组合。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包含……的”或“包括”和/或“包括……的”表示所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。

此外，相对术语，诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”可以在此使用来描述一个元件与另一元件如图中所示的关系。将理解，相对术语旨在涵盖除在图中描绘的取向之外装置的其它不同取向。在一实施方式中，当在附图之一中的装置被翻转时，被描述为在其它元件的“下”侧的元件则可以在其它元件的“上”侧取向。因此，取决于附图的具体取向，示例性术语“下”可以涵盖“下”和“上”两种取向。类似地，当在附图之一中的装置被翻转时，被描述为“在”其它元件“以下”或“下面”的元件则可以被取向为在其它元件“之上”。因此，示例性术语“在……下面”或“在……下方”可以涵盖上和下两种取向。

考虑正被讨论的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量***的限制)，在这里使用时，“大约”或“大致”包括所述值在内并且意指在如本领域的普通技术人员确定的对于特定值的可接受偏差范围内。例如，“大约”可以意指在所述值的一个或更多标准偏差内，或在所述值的±30％、±20％、±10％、±5％内。

除非另外限定，在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属的领域中的普通技术人员通常理解的相同含义。还将理解，术语，诸如在通用字典中所定义的那些，应被理解为具有与它们在相关领域和本发明的背景中的含义一致的含义，而且将不被理解为理想化或过度形式化的意义，除非此处清楚地如此定义。

在此参考截面图示描述示例性实施方式，该截面图示是理想化示例性实施方式的示意性图示。因此，由于例如制造技术和/或公差引起的图示形状的偏离是可以预期的。因而，在这里描述的实施方式不应被理解为限于如在此示出那样的区域的特定形状，而是将包括例如由制造引起的形状上的偏差。在一实施方式中，被示为或描述为平坦的区域一般可以具有不光滑的和/或非线性的特征。此外，所示出的锐角可以是圆化的。因而，在图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状不旨在示出区域的精确形状，并且不旨在限制权利要求的范围。

在下文，参考图1至3描述根据一实施方式的挠曲性能的评价装置的具体结构。

图1是根据一实施方式的挠曲性能的评价装置的透视图。

根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100可以弯曲或折叠待被评价的样品2以提供在样品2的两端之间的预定角度。在下文，为了方便，与该变形有关的各种各样的表达式与一个术语“弯曲”一致。

待被评价的样品2的形状和材料没有被具体地限制，只要样品2可以通过固定样品2的两端而被弯曲或折叠。在一实施方式中，样品2可以具有诸如薄膜和厚膜的膜形状、片形状或板形状的二维形状，或可以具有诸如纤维形状的一维形状。在一实施方式中，样品2的材料可以包括例如金属、塑料、陶瓷或其组合。

然而，为了描述根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100，为了方便，描述了具有如图1所示的膜形状的样品2。

用于评价挠曲性能的装置100包括支架10、设置在支架10上的主体20、联接到主体20并且固定样品2的一侧的夹具30、以及设置在夹具30之上的按压部40。

支架10支撑主体20的下部分使得主体20位于支架10的上部分上。支架10可以具有任何形状而没有具体限制，只要它沿着长度方向(例如图2中的水平方向)纵长地延伸。在一实施方式中，例如，支架10可以具有例如棍形状或条形状或与其类似的形状。

支架10可以包括在其一侧上的固定部件(未示出)使得支架10被放置在或被固定在地面、壁表面等等上。

导槽11可以沿着支架10的长度方向被限定在支架10的上表面中。导槽11引导主体20使得主体20可以沿着支架10的长度方向滑动。导槽11的形状没有被特别限制只要导槽11可以容纳主体20的一部分并且引导主体20，例如，导槽11的形状可以包括例如各种槽形状，诸如U形凹槽、V形凹槽、W形凹槽。

图2是显示根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置的主体在支撑构件上滑动的操作的视图。

主体20设置在支架10上使得它可以沿着支架10的长度方向滑动，如图2所示。因而，主体20的位置可以取决于待被评价的样品2的各种形状(长度、厚度等)而被调整。此外，通过滑动主体20，弯曲样品2的角范围(也被称为随后将被描述的“弯曲角”)可以被宽地调整。

通过滑动主体20控制弯曲角将关于随后将描述的评价挠曲性能的方法被更详细地描述。

主体20包括面对按压部40的上表面20a和面对支架10的下表面20b。移动构件21设置(例如安装)在下表面20b上以被容纳在导槽11中。移动构件21的种类没有特别限制，只要移动构件21可以将主体20滑动到支架10中。

在一实施方式中，移动构件21可以是诸如用于降低主体20和支架10之间的摩擦力的轮或从主体20的下表面突出以被***导槽11中同时具有比导槽11的摩擦系数低的摩擦系数的突出部分的装置。

夹具30可以被联接以在主体20上旋转。夹具30夹住并固定样品2的一侧以便不与用于评价挠曲性能的装置100分离。夹具30可以关于主体20旋转预定角度，使得弯曲样品2的弯曲程度可以被控制，如图1所示。

图3是显示在用于评价挠曲性能的装置的主体上旋转夹具的操作的一实施方式的前视图。

参考图3，在一实施方式中，夹具30和主体20之间的角度可以是0度至大约180度。换言之，在一实施方式中，随着夹具30可以在相对宽的范围内在主体上旋转，弯曲样品2的被弯曲角度范围(也被称为随后将被描述的“弯曲角”)可以被宽地控制。使用夹具30的旋转来控制弯曲角将通过随后将被描述的评价挠曲性能分析的方法被更详细地描述。

夹具30可以通过穿过主体20和夹具30的旋转轴25旋转。根据一实施方式，旋转轴25的伸长方向可以不同于支架10的长度方向。根据一实施方式，旋转轴25的伸长方向可以垂直于支架10的长度方向，如图1所示。从而，夹具30可以被折叠以沿着主体20的长度方向被放在主体20上或可以被展开以旋转直到夹具30与主体20的上侧之间的预定角度变成大约180度。

操纵盘27可以被结合在旋转轴25的一端。操纵盘27可以与旋转轴25和夹具30一起旋转。从而，使用者可以通过操纵盘27更精确地控制夹具30的旋转操作和位置。操纵盘27可以被结合在旋转轴的仅一端，或者可以是成对的且被结合在旋转轴的两端。

操纵盘27的一个表面可以用刻度、信号等等表示使得使用者可以监控旋转轴25如何旋转。然而，实施方式不必限于此，而是刻度、信号等可以被标记在邻近于操纵盘27的主体20上，或可以被标记在操纵盘27和主体20两者上。

按压部40设置在夹具30之上。按压部40可以靠近夹具30或远离夹具30移动。根据一实施方式，样品2的一侧被夹具30固定，样品2的与所述一侧相反且没有被固定的相反侧被弯曲以设置得高于样品2的所述一侧，然后样品2的相反侧被按压部40按压。因此，样品2的一侧被夹具30固定，并且样品2的相反侧被按压部40固定，然后样品2如图1所示地弯曲。

按压部40的面对夹具30的下表面可以是平的。因此，样品2的相反侧的一部分可以接触按压部40的下表面以被平地按压而没有起伏。此外，因为按压部40的下表面和样品的接触按压部40的下表面的相反侧的一部分被平地按压，所以可以被评价作为用于测量样品2的被弯曲角度(也被称为随后将描述的“弯曲角”)的标准。

根据一实施方式，按压部40可以包括面对夹具的按压板以及与按压板连接并且控制按压板和夹具之间的距离的传送部。在一实施方式中，传送部包括例如诸如液压致动器、齿条/齿轮致动器或线性可变位移换能器“(LVDT”)的换能器，从而线性地传送按压板。因此，传送部可以控制按压部40的位置并固定按压部40而不用复杂的操作。

然而，根据一实施方式的按压部40可以具有任何形状，只要按压部40的面对夹具30的表面是平的，并且按压部40可以靠近或远离夹具30移动，其中该移动包括一维移动诸如线性转移、二维移动或三维移动。

根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100还可以包括线50和滑轮60。

线50可以与主体20和按压部40的每个连接，如图1所示。换言之，主体20或者按压部40的一个移动可以通过线50与其它移动共同合作。

滑轮60可以与支架10、主体20和按压部40间隔开。滑轮60可以绕有线50。因此，使用者可以操作滑轮60以方便地控制主体20和按压部40的位置。

在使用滑轮60时，样品2的弯曲部分可以被控制为设置在用于评价挠曲性能的装置100的预定位置而不与按压部40或主体20分离。换言之，随着按压部40下降，样品2的弯曲部分的位置可以从初始弯曲部分的位置朝向左或右的一个方向移动。然而，因为根据一实施方式，主体20和按压部40的位置可以被滑轮60继续控制，所以滑轮60可以被控制为将样品2的弯曲部分设置在预定位置而不受按下按压部40的影响。

当材料被折叠或弯曲时，美国材料试验学会(“ASTM”)D790等等已经被已知为测量弯曲区域的挠曲性能的一般方法。

在ASTM D790的情形下，材料的挠曲性能通过三点弯曲试验和四点弯曲试验评价。在这种情形下，杆状样品的两端位于彼此间隔开预定距离的两个区域上，并且样品在竖直方向上以恒速被压到样品的中部部分直到样品破裂，从而测量折叠应力和应变。

然而，所述一般方法被限于评价具有毫米级厚度且还具有相对强的硬度的材料。在具有纳米至微米级厚度或具有延性的材料的情形下，难以应用所述一般方法，因为重量控制困难且测量精度显著劣化。

此外，所述一般方法可能不能宽地控制材料的弯曲程度(也被称为随后将描述的“弯曲角”)，因此样品的弯曲性能不能根据各种各样的弯曲角被精确地测量，特别地，样品的弯曲性能不能在材料被折叠的情形(即，“弯曲角”是180度的情形)下被测量。

然而，在根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100中，主体20、夹具30和按压部40被准确地控制使得它们独立地运行，或它们中的一些彼此共同合作。因此，施加到样品2的负载可以被准确地控制。

因而，根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100具有高的测量精度并且可以容易地测量具有纳米至微米级厚度或具有延性的材料以及具有毫米级厚度的传统硬质材料的挠曲性能。

此外，根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100非常宽地旋转夹具30，因此样品2可以在各种各样地的范围的弯曲角中被弯曲。也就是，根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100可以根据各种各样的弯曲角而精确地测量样品的弯曲性能。

在下文，关于图4至11描述使用用于评价挠曲性能的装置评价样品的挠曲性能的方法。

图4至6是顺序地显示根据一实施方式的使用用于评价挠曲性能的装置来评价挠曲性能的方法的前视图。

首先，样品2的位置通过由夹具30夹住样品2的一侧而被固定。在这种情形下，按压部40定位得比弯曲样品2的相反侧高。

然后，样品2被弯曲以具有图4中的虚线显示的形状，使得样品2的相反侧定位得比被夹住的样品2的所述一侧高。

然后，如图5所示，按压部40朝向夹具30移动，因此弯曲样品2的相反侧被按压和固定。被按压部40固定的样品2可以保持图5中显示的形状。样品2的相反侧的一部分接触按压部40的下表面并且与按压部40的下表面平行地设置。

然后，如图6所示，样品2的弯曲角可以通过在支架10上滑动主体20或通过借助操纵盘27调整夹具30的旋转位置而被不同地控制。

根据一实施方式，样品2的被弯曲角度，其是样品2的弯曲角(θ)，意指夹具30与按压部40的下表面之间的角度。使用根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置100，弯曲角(θ)可以例如从0度到大约180度，例如大于0度且小于或等于大约180度地调整。

图7是显示在图6中的夹具与按压部之间的弯曲角(θ)是大约180度的情形的前视图，图8是显示弯曲角(θ)是大约90度的情形的前视图，图9是显示弯曲角(θ)是锐角的情形的前视图，图10是显示弯曲角(θ)是钝角的情形的前视图。

换言之，因为主体20和夹具30如图6所示地移动，所以样品2被调整以提供如图7至10所示地在从0度到大约180度的范围内的各种弯曲角(θ)。

然后，对于具有如图7至10所示地具有各种弯曲角(θ)的样品2，测量连接施加有对应于施加到弯曲样品2的最大主应力的一半的主应力的不同的第一点A和第二点B的第一弧的长度(L”)，测量连接第一点A和第二点B的第一直线的长度(L')，通过延伸第一弧以设置圆的形状而确定虚拟圆(图7至10中显示的虚线圆)，然后计算虚拟圆的曲率半径(ρ)。

然后，通过样品2的厚度(h)以及弯曲角(θ)、第一弧的长度(L”)、第一直线的长度(L')和曲率半径(ρ)，弯曲样品2的应变(ΔL)、施加到弯曲样品2的折叠应力(σ_f)和弯曲样品2的折叠模量(M_f)可以均被评价。

在一实施方式中，第一弧的长度(L”)对应于通过弯曲而变形的样品2的长度。也就是，这是因为样品2从施加有对应于最大主应力的一半的主应力的第一点A和第二点B起靠近弯曲中心而锐利地变形，并且样品2没有或很少在施加有对应于小于最大主应力的一半的主应力的其它区域中变形。

第一弧的长度(L”)可以是虚拟圆的弯曲角(θ)和曲率半径(ρ)的参数。根据莫尔圆，从虚拟圆的圆心O延伸至弯曲样品2的中心的线与从虚拟圆的圆心O延伸至第一点A和第二点B的每个的线之间的每个角度是θ/6。因而，第一弧的长度(L”)可以由公式1表示：

[公式1]

根据一实施方式，第一直线的长度(L')对应于样品2的初始长度，该初始长度是连接第一点A和第二点B的最短距离。第一直线的长度(L')可以是虚拟圆的弯曲角(θ)和曲率半径(ρ)的参数，如第一弧的长度(L”)一样，更具体而言，长度(L')可以由公式2表示：

[公式2]

根据一实施方式，弯曲样品2的应变(ΔL)指的是通过弯曲样品2获得的伸长率并且可以使用第一弧的长度(L”)和第一直线的长度(L')算出。

样品2的应变(ΔL)可以使用关于应力的通式算出：“(通过弯曲而变形的样品的长度–样品的初始长度)/样品的初始长度。”

样品2的应变(ΔL)可以由公式3表示：

[公式3]

参考公式3，确定样品的应变(ΔL)可以是不取决于样品的厚度(h)等而是取决于弯曲角(θ)的参数。

根据一实施方式，施加到弯曲样品2的折叠应力(σ_f)可以使用在该处主应力等于根据莫尔圆的剪切应力的第一点A和第二点B的应力被归一化。

更具体地，折叠应力(σ_f)可以由公式4表示：

[公式4]

在公式4中，y'是考虑在每个点处样品2的应力不对称性的参数，F是按压样品2的按压部40的力，w(参考图4)是样品2的长度方向宽度，d'是连接第一直线的中间点与第一弧的中间点的第二直线的长度。

为了归一化折叠应力(σ_f)，考虑样品2的厚度(h)(参考图7-10)、被弯曲的样品2的折叠力矩、惯性力矩(moment of inertial)、根据莫尔圆的第一点A和第二点B的位置信息、根据莫尔圆的预定位置的位置信息、以及第一位置和第二位置的位置因数等等的校正参数被期望。

根据一实施方式，使用考虑样品的每个点处的应力不对称性的参数y'，可以计算在样品的每个点处的折叠应力(σ_f)。

更具体地，假定曲率增加得如曲率半径小于样品的初始长度的一半那样多，则当样品弯曲180度时的应力不对称效应与10h/ρ线性地成比例，并且应力与(10h/ρ)²成比例。应力不对称性与弯曲角成比例并且在180度的弯曲角具有最大值且在0度的弯曲角具有最小值，根据莫尔圆的比值由(1-cosθ/6)/(1-cos30°)表示。因此，考虑应力和弯曲角之间的关系，可以计算参数y'。

y'可以由公式5表示：

[公式5]

根据一实施方式，d'是显示相对于样品2的初始位置，变形的样品2的位置如何偏移的参数。换言之，d'指的是变形的样品2的偏移。更具体地，d'可以由公式6表示：

[公式6]

在一实施方式中，样品的折叠模量(M_f)可以使用样品的计算出的应变(ΔL)和折叠应力(σ_f)计算。折叠模量(M_f)通过样品的折叠应力(σ_f)除以样品的应变(ΔL)获得。概况以上特征，折叠模量(M_f)可以由公式7表示：

[公式7]

根据一实施方式，样品的折叠模量(M_f)可以如公式7中那样地由关于样品的厚度(h)的参数、虚拟圆的曲率半径(ρ)和弯曲角(θ)限定。

图11是显示在根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置中，弯曲角(θ)、弯曲样品的虚拟圆的曲率半径(ρ)和样品的厚度(h)的每个与弯曲样品的应变(ΔL)、施加到弯曲样品的折叠应力(σ_f)和样品的折叠模量(M_f)的每个之间的关系的视图。

参考图11，确定了样品的应变(ΔL)仅取决于弯曲角(θ)而与虚拟圆的曲率半径(ρ)或样品的厚度(h)无关。然而，确定了折叠应力(σ_f)由于L'和d而取决于虚拟圆的曲率半径(ρ)和虚拟圆的弯曲角(θ)，如公式5中所示，并且由于y'而取决于样品的厚度(h)。因而，确定了样品的折叠模量(M_f)取决于弯曲角(θ)、虚拟圆的曲率半径(ρ)和样品的厚度(h)中的全部。

根据一实施方式，评价挠曲性能的方法可以评价通过传统方法几乎不能被评价的具有纳米至微米级厚度或具有延性的材料的挠曲性能，并且还可以评价在每个弯曲角的样品的挠曲性能同时在宽范围内调整弯曲角(θ)。也就是，根据一实施方式，评价挠曲性能的方法可以评价各种各样的材料的挠曲性能，从而可以被量化和标准化。

在下文，使用根据具有示例的一实施方式的挠曲性能的评价装置描述各种各样的材料的测量和评价性质。然而，这些示例不在任何意义上被解释为限制本公开的范围。

评价1—虚拟圆的曲率半径(ρ)与施加到样品的力之间的关系：

具有大约200μm的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)膜的一侧被夹具固定，并且PET膜被弯曲以使得PET膜的相反侧定位得比PET膜的被固定的一侧高，然后按压部被按下以按压PET膜的相反侧。然后，夹具和主体的位置被调节以提供180度的弯曲角。

然后，在使用按压部按压PET膜的相反侧的同时，虚拟圆的曲率半径(ρ)与施加到样品的以牛顿(N)为单位的力之间的关系被测量，并且在图12的曲线图中显示该结果。

参考图12，确定了PET膜的所述一侧和相反侧之间的间隙随着施加到样品的力的增大而变窄，从而确定曲率半径(ρ)也变小。然而，确定了施加到样品的力在大约1.2毫米(mm)的曲率半径(ρ)的点处快速地减小。

换言之，应该理解，当PET膜被完全折叠(当弯曲角被调节为大约180度时)，诸如PET膜的损坏的塑性变形在小于或等于大约1.2mm的曲率半径(ρ)处发生。

因此，当PET膜在被弯曲大约180的弯曲角的条件下使用时，虚拟圆的曲率半径(ρ)被调节至大于或等于大约1.2mm，例如大于或等于大约1.5mm，例如大于或等于大约2.0mm。

评价2—虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠应力(σ_f)之间以及虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠模量(M_f)之间的关系：

从评价1获得的虚拟圆的曲率半径(ρ)与施加到样品的力之间的关系被代入公式4，因此计算虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠应力(σ_f)之间的关系，并且在图13中显示结果。

虚拟圆的曲率半径(ρ)与施加到样品的力之间的关系被代入公式7，因此，计算虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠模量(M_f)，并且在图14中显示结果。

相同的处理被再执行一次，除了弯曲角被调整为大约90度之外，然后计算虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠应力(σ_f)之间的关系，并且在图13中显示结果，并且计算虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠模量(M_f)，在图14中显示结果。

参考图13，在180度的弯曲角和90度的弯曲角的两种条件下，显示了虚拟圆的曲率半径(ρ)随着增大折叠应力(σ_f)而逐渐减小的趋势。

在大约180度的弯曲角的条件下，确定了施加到样品的折叠应力从在该处曲率半径(ρ)小于或等于大约3mm的点缓慢地增加，然后折叠应力从小于或等于大约2mm的点快速地增加，并且折叠应力在大约1.2mm的点急剧地减小。

在大约90度的弯曲角的条件下，折叠应力从小于或等于大约2mm的点逐渐增加，并且折叠应力从小于或等于大约1.0mm的点到大约0.6mm的点急剧地增加。

在大约90度的弯曲角的条件下，不存在折叠应力在从0兆帕(MPa)到500MPa的折叠应力范围内快速地减小的区域。因此，应该理解，当需要较低的曲率半径(ρ)条件时，大约90度的弯曲角的条件比大约180度的弯曲角的条件好。

参考图14，确定了显示虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠模量(M_f)之间的关系的曲线图轮廓对应于图13的曲线图轮廓。因此，确定了样品的应变(ΔL)与虚拟圆的曲率半径(ρ)无关。

评价3—虚拟圆的曲率半径(ρ)与取决于样品的厚度的折叠应力(σ_f)之间以及虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠模量(M_f)之间的关系

具有大约200微米(μm)、大约125μm、大约100μm、大约75μm、大约50μm和大约25μm的不同厚度的每个PET样品被制备，然后通过与在评价1中的相同方法获得虚拟圆的曲率半径(ρ)与施加到样品的力之间的关系。在这种情形下，所有的样品被指明为具有大约180度的弯曲角。

然后，所获得的虚拟圆的曲率半径(ρ)与施加到样品的力之间的关系被代入公式4，因此计算虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠应力(σ_f)之间的关系，并且在图15中显示结果。

所获得的虚拟圆的曲率半径(ρ)与施加到样品的力之间的关系被代入公式7，因此计算虚拟圆的曲率半径(ρ)与折叠模量(M_f)，并且在图16中显示结果。

参考图15和16，随着PET膜具有更厚的厚度，折叠应力和折叠模量变高。这被预料到，因为需要更大的力来弯曲具有更厚的厚度的PET膜。

参考图15和16，随着PET膜具有更薄的厚度，与相同的折叠应力和相同的折叠模量对应的虚拟圆的曲率半径(ρ)变小。因此，当在大约180的弯曲角的弯曲条件下使用时，随着PET膜具有更薄的厚度，虚拟圆的曲率半径(ρ)的评价范围可以变宽。

如以上研究的，根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置可以容易地评价难以通过传统的挠曲性能评价装置评价的材料的挠曲性能，并且样品的挠曲性能可以通过在各种各样的范围内调整弯曲角而关于每个弯曲角条件被评价。也就是，通过根据一实施方式的用于评价挠曲性能的装置，各种各样的材料的挠曲性能可以被评价从而被量化和标准化。

虽然已经结合目前被认为可行的实施方式描述了本公开，但是将理解，本公开不限于所公开的实施方式，而是相反地，本公开旨在覆盖权利要求的精神和范围内包括的各种变形和等效布置。

本申请要求享有2016年11月23日提交的韩国专利申请第10-2016-0156328号的优先权以及由其引起的所有权益，该韩国专利申请的内容通过引用被整体合并于此。

Claims (17)

1.一种用于评价挠曲性能的装置，包括：

支架；

主体，设置在所述支架上并且能够沿着所述支架的长度方向移动；

夹具，联接到所述主体并且能够在所述主体上旋转并且固定待被评价的样品的第一侧；

按压部，其设置在所述夹具上，按压所述样品的与所述第一侧相反的第二侧并且设置得比所述样品的所述第一侧高以弯曲所述样品；

线，与所述主体和所述按压部的每个连接；以及

滑轮，绕有所述线。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

旋转轴，穿透所述主体和所述夹具并且穿过所述主体和所述夹具***；以及

操纵盘，联接到所述旋转轴的终端。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述旋转轴的伸长方向不同于所述支架的所述长度方向。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述夹具与所述主体之间的角度是0度至180度。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述主体被设置为沿着所述支架的所述长度方向滑动。

6.根据权利要求5所述的装置，其中导槽沿着所述支架的所述长度方向被限制在所述支架的上表面中，以及

移动构件设置在所述主体的下表面上以被容纳在所述导槽中。

7.一种使用根据权利要求1所述的装置来评价弯曲样品的挠曲性能的方法，包括：

通过使用以下来评价所述弯曲样品的应变ΔL、施加到所述弯曲样品的折叠应力σ_f、施加到所述弯曲样品的折叠模量M_f的至少之一：

夹住所述样品并用所述按压部按压所述样品；以及

测量：

所述弯曲样品的厚度h，

所述弯曲样品的第一弧的长度L”，所述第一弧连接所述弯曲样品上的彼此不同的第一点和第二点，所述第一点和所述第二点是被施加有与施加到所述弯曲样品的最大主应力的一半对应的主应力的点，

连接所述第一点和所述第二点之间的最短距离的第一直线的长度L'，

当所述第一弧被延伸以设置虚拟圆时所述虚拟圆的曲率半径ρ，以及

所述夹具与所述按压部的所述下表面之间的弯曲角θ，

其中从所述虚拟圆的圆心延伸至所述弯曲样品的中心的线与从所述虚拟圆的圆心延伸至所述第一点和所述第二点的每个的线之间的每个角度是θ/6，

其中当评价施加到所述弯曲样品的所述折叠应力σ_f时，还使用按压所述样品的所述按压部的力。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述长度L”由公式1表示：

公式1

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述长度L'由公式2表示：

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述应变ΔL是仅取决于所述弯曲角θ的参数。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述应变ΔL由公式3表示：

公式3

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述折叠应力σ_f由公式4表示：

公式4

其中，在公式4中，y'是考虑在每个点处样品的应力不对称性的参数，F是按压所述样品的所述按压部的力，w是所述样品的长度方向宽度，d'是连接所述第一直线的中间点与所述第一弧的中间点的第二直线的长度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述参数y'由公式5表示：

公式5

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述长度d'由公式6表示：

公式6

15.根据权利要求7所述的方法，其中所述折叠模量M_f是取决于所述厚度h、所述曲率半径ρ和所述弯曲角θ的参数。

16.根据权利要求7所述的方法，其中所述折叠模量M_f由公式7表示：

公式7

其中，F是按压所述样品的所述按压部的力，w是所述样品的长度方向宽度。

17.根据权利要求7所述的方法，其中所述弯曲角θ大于0度且等于或小于180度。

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