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二维材料力学性能首次测出

发布时间:2019-06-19 21:31:46 编辑:笔名

  目前已知的材料特性都是基于材料的三维结构,而薄的材料只有一个原子厚度,其二维力学性能完全不同于三维材料特性。为了获取和处理二维材料,迄今为止都是以三维材料薄膜形式替代。德国萨尔州大学物理学家乌韦哈特曼和莱布尼茨新材料研究所的研究人员合作,通过扫描隧道显微镜测量石墨烯,首次能够表征原子级薄膜材料的二维力学性能。相关结果刊登在专业杂志《纳米尺度》上。  近年来,二维材料备受关注。2010年,安德烈吉姆和康斯坦丁诺沃索洛夫因研究二维纯碳材料石墨烯而获得诺贝尔物理学奖,由此开启了诸如硅、锗等元素的二维材料制造和材料特性表征。哈特曼表示,一些二维材料的电子特性相当惊奇,如材料内的电子移动遵循相对论原理,而传统三维材料基本不是这样,在制造电子元件方面,这是一个有趣的优势。另外,二维材料的力学性能也是的,相对其厚度,显示出的力学稳定性比三维材料大得多。2013年,欧盟投入10亿欧元研究经费,将石墨烯列为旗舰项目,以进一步挖掘二维材料的潜力。

  然而到目前为止,关于这些新材料力学性质的许多信息都来自模拟计算。哈特曼说:二维材料一直只能作为三维材料表面上的薄膜来看待,而整个系统的性质不可避免地还是由三维材料来决定。不过,在研究中,他们首次直接测量出了原子级薄碳改性二维材料的力学性能。这使得模拟计算的数据可以直接与实验结果进行比较。此外,膜的晶格的各种缺陷对其力学性能的影响也将能够测量。

  哈特曼表示,二维材料可以给许多领域带来创新,从传感器、处理器到过滤技术和燃料电池等。

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