中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國科學院國家納米科學中心研究員張忠、劉璐琪在二維材料力學性能研究中取得新進展，相關(guān)成果以《多層范德華材料的彎曲》（Bending of Multilayer van der Waals Materials）為題，于9月9日作為封面論文、主編推薦論文，在線發(fā)表在《物理評論快報》上。

《物理評論快報》本期封面

二維材料原子級厚度、低的面外剛度特征極其容易發(fā)生面外失穩(wěn)，產(chǎn)生褶皺、鼓泡、圓筒卷以及折疊等微結(jié)構(gòu)。這些面外變形與二維材料自身彎曲剛度大小密切相關(guān)。受測試技術(shù)及納米尺度樣品操縱技術(shù)的制約，一直以來二維材料彎曲剛度實驗測量是一個技術(shù)挑戰(zhàn)。因此，研究人員大多沿用經(jīng)典薄板理論中彎曲剛度（D）與彈性模量（E）、厚度（t3）的關(guān)系來估計材料的彎曲剛度。張忠、劉璐琪與美國德克薩斯州奧斯丁分校教授黃瑞、清華大學教授徐志平合作，發(fā)展了普適性測量少層二維材料彎曲剛度的微孔鼓泡實驗技術(shù)，實現(xiàn)了少層石墨烯（Graphene）、六方氮化硼（hBN）、二硫化鉬（MoS2）等三種材料彎曲剛度的直接實驗測量。

研究結(jié)果表明，由于二維材料層間存在剪切、滑移變形，導致材料彎曲剛度遠低于經(jīng)典薄板D-E理論預測。受層間范德華作用力大小及二維材料原子結(jié)構(gòu)特征共同影響，雖然三種材料彈性模量E表現(xiàn)出（MoS₂＜hBN＜Graphene），但是在相同厚度下，彎曲剛度D則表現(xiàn)為（MoS₂＞hBN＞Graphene）。隨研究對象的尺寸近一步減小到納米尺度，多層二維材料的彎曲剛度和彈性模量間的關(guān)系已不再完全適用傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學框架下的相關(guān)理論。

該研究團隊曾于2017年報道了利用微孔鼓泡實驗技術(shù)在國際上“首次”實驗測量了雙層石墨烯層間的界面剪切應(yīng)力（論文鏈接）。本工作是在相關(guān)研究基礎(chǔ)上的延伸和拓展。

國家納米中心聯(lián)合培養(yǎng)研究生汪國睿、戴兆賀和中心碩士研究生肖俊凱為該論文共同第一作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委和中科院先導B項目等的共同資助。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/漫道）

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