1179 / 2023-03-17 10:25:19

基于微触头技术的亚毫米石墨剪切界面的操作与表征

微纳操纵技术是研究层状材料及二维材料基本性质的基础，也是解决现有相关挑战的必要条件。一个例子是针对大尺度结构超滑的挑战。结构超滑是一种在固体接触中接近零摩擦和磨损的现象。迄今为止，最大的单体结构超滑接触，其尺寸只有几十微米，是在微米尺度石墨岛体系上实现的。为获得更大尺度的结构超滑界面，一个自然的想法是通过剪切推开更大尺寸的石墨岛。然而，由于缺乏适当的操纵技术，更大尺寸的石墨岛接触界面无法被打开。为解决该问题，本文发展了一种应用于亚毫米级石墨岛的微触头技术，可操纵的石墨岛面积相比传统探针方法扩大了2500倍。利用这种技术，首次打开了亚毫米级石墨岛界面并进行了表征，观察到三种可能与结构超滑失效有关的结构：共度晶粒、外台阶和碳杂质。最后，通过构建力学模型，解释了微触头技术的工作原理并预测了其尺寸极限。这些结果为今后研究不同尺度的结构超滑和操纵层状材料结构奠定了普遍性的平台技术。