[發(fā)明專利]一種二維納米材料彎曲剛度及其與基底之間界面粘附能的測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110042197.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN112798822B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文祥;馬小杰;劉璐琪;張忠;魏悅廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家納米科學(xué)中心;北京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01Q60/24
• 分類號(hào): G01Q60/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種二維納米材料彎曲剛度及其與基底之間界面粘附能的測(cè)試方法，其特征在于，所述測(cè)試方法包括如下步驟：

(1)將二維納米材料粘附在第一基底表面，轉(zhuǎn)移所述二維納米材料到第二基底表面，得到納米液泡；

(2)根據(jù)含有待定參數(shù)的形函數(shù)對(duì)步驟(1)得到的納米液泡進(jìn)行形態(tài)分析，得到所述形函數(shù)中的待定參數(shù)值；

(3)根據(jù)步驟(2)得到的所述形函數(shù)中的待定參數(shù)值，結(jié)合力學(xué)模型對(duì)步驟(1)得到的納米液泡進(jìn)行分析，得到所述二維納米材料的彎曲剛度和形成單位面積所述納米液泡所需的能量；

(4)根據(jù)步驟(3)得到的形成單位面積所述納米液泡所需的能量，結(jié)合界面粘附能模型進(jìn)行分析，得到所述二維納米材料與基底之間的界面粘附能；

步驟(2)所述形函數(shù)如式I所示：

式I中，a為納米液泡投影至第二基底表面的半徑，h為納米液泡上表面中心點(diǎn)相對(duì)于基底表面的高度，r為測(cè)試點(diǎn)與納米液泡上表面中心點(diǎn)在第二基底表面所在平面投影的距離，w(r)為測(cè)試點(diǎn)處與第二基底表面之間的距離，β為通過式I計(jì)算得到的參數(shù)；

步驟(3)所述力學(xué)模型如式II所示：

式II中，a、h、β具有與式I中相同的含義，Δγ為形成單位面積納米液泡所需的能量，N為二維納米材料的層數(shù)，E_2D為單層二維納米材料的面內(nèi)剛度，D為二維納米材料的彎曲剛度，ζ(β，μ)如式II-I所示，η(β，μ)如式II-II所示；

ζ(β，μ)＝C₀+C₁β¹+C₂β²+C₃β³+C₄β⁴

式II-I；

η(β，μ)＝[12(1+μ)]+[-24(1+μ)]β+[4(11+3μ)]β²

式II-II；

其中，所述二維納米材料與所述第二基底表面之間的界面為超潤(rùn)滑界面，所述二維納米材料與所述第二基底表面為不滑移界面，μ為二維納米材料的泊松比。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述二維納米材料的厚度為1～100nm；

所述二維納米材料的片徑為10～400μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述二維納米材料包括石墨烯、六方氮化硼、黑磷、過渡金屬硫化物、過渡金屬碳化物、過渡金屬氮化物或過渡金屬碳氮化物中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述過渡金屬硫化物包括二硫化鉬、二硫化鎢、二碲化鉬或二硒化鎢中的任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于，步驟(1)所述粘附的方法包括微機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法或外延生長(zhǎng)法中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于，步驟(1)所述第一基底和第二基底各自獨(dú)立地為剛性基底或柔性基底。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述剛性基底包括硅片、金屬片、玻璃片或藍(lán)寶石基底中任意一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述硅片中與二維納米材料的粘附面設(shè)置有二氧化硅層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述二氧化硅層的厚度為200～400nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述金屬片包括銅片、鋁片或金片中的任意一種或至少兩種的組合。

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述柔性基底包括高分子基底。