多层二维材料纳米压痕实验研究

作     者：肖钧凯 汪国睿 戴兆贺 缪泓 刘璐琪 张忠 XIA Jun-kai;WANG Guo-rui;DAI Zhao-he;MIAO Hong;LIU Lu-qi;ZHANG Zhong

作者机构：中国科学技术大学近代力学系中科院材料力学行为和设计重点实验室合肥230027 国家纳米科学中心中科院纳米科学卓越创新中心中科院纳米系统与多级次制造实验室北京100190 

基　　金：国家重大科学研究计划(2012CB937503) 国家自然科学基金(21474023,11225210,11225421)资助 

出 版 物：《实验力学》 (Journal of Experimental Mechanics)

年 卷 期：2018年第33卷第5期

页      码：675-684页

摘      要：多层二维材料在诸多应用领域拥有广阔的前景，其力学性能是保证材料和器件性能与服役寿命的关键性因素。然而，在以往的力学表征中，其层间耦合作用对于力学性能测量的影响往往被忽略，对随着厚度增加而带来的弯曲刚度效应也缺乏相应关注。本文基于原子力显微镜的纳米压痕技术研究了多层石墨烯、六方氮化硼和二硫化钼的力学行为，实现了其力学性能的准确测量。实验结果表明，随着二维材料片层厚度的增加，受弯曲刚度影响，其力学行为从薄膜特征向线性板特征转变。对于表现出板行为的材料，我们采用“柔度法”计算其杨氏模量，所得数值与薄膜行为的求解较为一致。同时，我们发现多层二维材料体系中，由于层间相互耦合作用较弱，在变形过程中容易引起层间相对滑移，因而造成所测力学性能的弱化。本文的工作不仅发展了一种测量厚层二维纳米材料力学性能的方法，还揭示了层间耦合作用对于多层二维材料变形行为的影响，为探究二维异质结的结构一性能关系乃至微纳器件的制备加工提供了新的思路。

主 题 词：二维材料 纳米压痕 力学性能 弯曲刚度 层间耦合作用 

学科分类：08[工学] 080102[080102] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7520/1001-4888-18-061

馆 藏 号：203393922...