高聚物封装MEMS燃料电池中的结构蠕变及界面分层失效研究

在项目组前期研究工作基础上，首次提出高聚物封装MEMS燃料电池中的非稳态结构蠕变机理，探明热-机械载荷作用下膜电极工作界面等效法向应力随非稳态结构蠕变过程的动态分布规律，建立封装高聚物非稳态结构蠕变与燃料电池内电阻之间的对应关系；依据MEMS燃料电池的实际工作载荷条件，构建专用加速疲劳实验系统，研究热-机械循环载荷下高聚物封装结构中界面微裂纹的萌生、扩展直至分层失效的基本规律及其对电池输出特性的影响模式；结合实验测试与数值计算，基于J积分求解界面分层裂纹尖端区域能量释放率，建立能量释放率变化量与裂纹扩展速率的Paris形式分层扩展预测模型；根据非稳态结构蠕变及界面分层对电池性能的影响模式，实现对高聚物封装结构及工艺参数的鲁棒设计。目前国内外尚未见有同类研究的报道。研究成果将对MEMS燃料研究具有重要学术参考价值及实际应用价值。