Endommagement de films minces sur substrats sous contraintes : observations in situ par AFM et analyse par éléments finis.
Institution:
PoitiersDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
To observe in situ the damaging of metallic thin films on polymeric substrates, an atomic force microscope have been interfaced with an uniaxial mechanical testing machine. For films under compressive stresses, stability of the different observed buckled structures (straight-sided blisters, wormlike or varicose pattern) have been studied as a function of the stresses in the film. Distribution of the stresses in a blister has also been analysed by X-ray micro-diffraction and finite elements calculations. Successive cracking mecanism of a coated material under increasing tensile stresses have been characterized and analysed with the help of finite elements. Cracking of the polymeric substrate induced by the cracking of the metallic film has been underlined. The effect of ion beam assistance has been studied : the improvement of the film/substrate adhesion is accompanied by the weakening of the resistance to cracking of the coated material.
Abstract FR:
Le couplage d'un microscope à force atomique avec une machine de déformation uniaxiale, nous a permis d'observer in situ l'endommagement de films minces métalliques sur substrats polymère. Pour des films en compression, nous avons étudié la stabilité des différentes structures de flambage observées (rides rectilignes, cordons de téléphone ou chapelets de bulles) en fonction de l'état de contraintes dans le film. La répartition des contraintes au sein d'une cloque a été également analysée par micro-diffraction des rayons X et calculs par éléments finis. Les étapes successives de la fissuration d'un matériau revêtu soumis à une traction uniaxiale ont été déterminées et analysées une à unes à l'aide des éléments finis. La fissuration du substrat polymère induite par la fissuration du film métallique a été mise en évidence. Il a été aussi montré que l'assistance ionique, en améliorant l'adhésion film/substrat, facilitait la propagation des fissures au sein du matériau revêtu.