2009年8月24-26日参加了中国力学学会学术大会2009的柔性电子器件力学的专题研讨会，与会者有美国西北大学黄永刚教授，清华大学冯雪副教授、以及来自华中科技大学、浙江大学、西安交通大学、宁波大学等高校的年轻教授，我本人做了“柔性电子异质结构热-机械翘曲分析”的报告。摘要如下：

       柔性电子是建立在柔性和可延性基板基础上的新兴电子技术，与传统电子最根本区别在于以柔性基板取代传统的刚性基板，具有良好的柔性和延展性，在使用过程中要经得起反复的拉伸、卷曲和折叠，从而对材料的力学性能、创新性的结构设计和高效高精制造技术提出了挑战。当柔性电子的性能可相当于传统脆性半导体所建立的微电子时，由于其高移动性、透明、轻质和柔性等特点，必将促使许多新的应用，例如，柔性显示器、太阳能电池、机敏皮肤、可穿着电子、健康检测、分布式传感器/作动器等，在国防、能源、医疗、军事、信息等领域具有重要应用价值。
       本文研究了弯曲/延展电子的温度效应，通过揭示制造和使用中的三个关键温度（室内温度、沉积温度和工作温度）对结构的应力、应变、波长等影响加以展现，可用于可靠性结构设计和热翘曲行为分析等。首先，介绍了可伸缩柔性电子的制备过程，以及本文中采用力、热混合作用产生预应力制备方法的特点。其次，根据无机薄膜和有机基板界面处的应变连续性建立分析模型，研究了无机材料和温变有机材料混合结构在整体翘曲情况下，基板弹性模量温度效应对薄膜-基板结构柔性电子中的应力/应变的影响，以及薄膜-基板结构的整体翘曲行为。发现了由温度和外部载荷共同作用诱导的几何非线性，从结果中可以发现温度对应变的变化曲线存在极点，但是单独在温度或力作用下不会产生非线性现象。并对温度进行敏感度分析，可发现关键参数k对结构应力应变的影响。由于极点的存在，通过调节参数k弥补有机基本和无机薄膜热膨胀系数失配引起的内部应力变化，可从理论上消除工作温度变化引起的内部应力变化，极大的提高周期性温度载荷作用下结构的可靠性，如周期性温度作用下的太阳能电池、卫星天线系统。然后针对薄膜-基板结构的局部翘曲行为，研究了温度对含温变材料的结构临界应变、波长和波幅的影响规律，可预测不同温度下的结构翘曲波长、波幅等。分析了温度作用下结构的临界应变，并得到临界翘曲工作温度与室温、沉积温度，以及基板厚度关系。并将临界应变与实际温度作用下薄膜的应变进行比较，得到临界工作温度（由工作温度直接产生翘曲）。最后，通过计算了薄膜的峰值应变，及其与温度的映射规律，得到伸缩电子制备中的最大允许预应变，这通常是薄膜极限应变的几十倍。通过近似理论结果与有限元仿真结果进行比较分析，得到了温度对翘曲结构的影响规律。
       本文为分析温度对柔性电子的影响提供了一个基本方法，包括关键温度，临界翘曲温度，温变材料结构的临界应变、波长和波幅等，有助于柔性/伸缩电子的制备，如光刻的套准精度，结构可靠性和热管理，以及橡胶基板制备进行优化（包括耦联浓度（cross-linker concentration），烘烤温度和时间等），以及伸缩电子的翘曲行为的预测和微结构控制等。