多层二维材料的力学性能表征

发布时间：2022-01-12 07:58

　　石墨烯、过渡金属硫族化合物和六方氮化硼等人们熟知的二维材料均拥有独特的晶体结构以及新奇的物理性质,渐渐成为了半导体、电子器件以及复合材料等领域中的新宠。其优异的光学、热学、电磁学性能和良好的柔韧性、透光性等功能性能备受关注,而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,随着厚度增加而带来的弯曲刚度效应也缺乏相应关注。本文针对石墨烯及其他二维材料在变形过程中的弯曲刚度效应以及多层体系中不同层间耦合作用对力学性能测量的影响展开研究,具体研究内容如下:1、基于原子力显微镜纳米压痕技术研究多层二维材料的力学性能,分析纳米压痕实验中力-位移曲线从薄膜行为向板行为的转变,并采用“柔度法”以计算厚层二维材料的杨氏模量,通过比较不同二维材料力学性能的层数相关性,揭示不同层间耦合作用对杨氏模量测量的影响。2、基于微孔鼓泡法结合原子力显微镜技术研究多层二维材料的力学性能,通过调控初始加载气压以实现石墨烯等二维材料不同挠度的鼓起从而得到球帽形状和鼓包形状的鼓泡,分别采用薄膜理论和非线性板理论描述其微观力学行为,提取弯曲刚度等... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二维层状材料简介
        1.2.1 石墨烯的原子结构与性质
        1.2.2 氮化硼的原子结构与性质
        1.2.3 二硫化钼的原子结构与性质
    1.3 二维层状材料的制备
        1.3.1 机械剥离法
        1.3.2 液相剥离法
        1.3.3 化学气相沉积法
    1.4 二维层状材料的力学问题
        1.4.1 二维材料本征力学性能
        1.4.2 二维材料界面力学问题
    1.5 本文的研究目标和内容
第二章 多层二维材料纳米压痕实验研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 悬浮二维材料的制备与表征
        2.2.2 纳米压痕实验及结果分析
    2.3 本章小结
第三章 多层二维材料微孔鼓泡实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 悬浮二维材料的制备与表征
        3.2.2 微孔鼓泡实验
    3.3 孔内二维材料鼓泡变形分析
        3.3.1 薄膜理论分析
        3.3.2 非线性板理论分析
    3.4 实验结果与讨论
    3.5 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 工作总结
    4.2 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文及取得的其它成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]二维材料中的缺陷及其拓扑、几何效应[J]. 徐志平.  科学通报. 2016(Z1)
[2]Graphene versus MoS2: A short review[J]. Jin-Wu Jiang.  Frontiers of Physics. 2015(03)
[3]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦.  化学学报. 2014(03)
[4]Progress of graphene growth on copper by chemical vapor deposition:Growth behavior and controlled synthesis[J]. MA LaiPeng 1,REN WenCai 1,DONG ZaiLi 2,LIU LianQing 2 & CHENG HuiMing 11 Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China;2 State Key Laboratory of Robotics,Shenyang Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China.  Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[5]表面修饰纳米粒子的摩擦学性能[J]. 乌学东,王大璞,张信刚,杨生荣.  上海交通大学学报. 1999(02)



本文编号：3584416