多层二维材料纳米压痕实验研究

• 作者: 刘璐琪 张忠 戴兆贺 汪国睿 缪泓 肖钧凯
• 来源期刊: 实验力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 二维材料 纳米压痕 力学性能 弯曲刚度 层间耦合作用
• 年，卷（期）: 2018,（5）
• 页码范围: 675-684
• 页数: 10页
• 分类号: O341|O348
• 语种: 中文
• DOI: 10.7520/1001-4888-18-061

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-性能关系乃至微纳器件的制备加工提供了新的思路.