软基上二维材料的力学性能表征

由 ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 13:14
文章英文标题
Characterization of mechanical properties of two-dimensional materials mounted on soft substrate
正文
摘要\n二维( 2D )材料由于其优异的物理化学性能受到了广泛的关注，其力学性能在其应用中起着至关重要的作用。本文提出了一种在硬膜/软基体系上通过压痕测量纳米薄膜模量的新的便捷方法。为了验证新方法的正确性，对沉积在聚二甲基硅氧烷( PDMS )上的氧化石墨烯( GO )纳米薄膜进行了测试。测得GO纳米薄膜的模量为60.39±7.82 GPa，与前人研究测得的模量一致。最后，采用有限元方法( FEM )考察新方法的有效性，并评估其对压头尺寸、薄膜半径、表面粗糙度的误差敏感性。结果表明，该方法可以通过硬膜/软基底体系的压痕响应准确测量纳米薄膜的模量。与自支撑压痕试验相比，我们提出的方法消除了边界粘连的弊端，具有制样简单、操作方便、成功率高等优点。
文章内容（英文）
Abstract(#br)Two-dimensional (2D) materials have received extensive attention due to their excellent physical and chemical properties, whose mechanical properties play critical roles in their applications. In this paper, a new convenient method for measuring the modulus of nanofilm by indentation on hard film/soft substrate system is proposed. In order to verify the correctness of the new method, the graphene oxide (GO) nanofilm deposited on polydimethylsiloxane (PDMS) is tested. The modulus of the GO nanofilm is measured as 60.39 ± 7.82 GPa, which is consistent with the modulus measured by previous researches. Finally, the finite element method (FEM) is used to investigate the effectiveness of the new method and to evaluate its error sensitivity to the indenter size, film radius, and the surface roughness. The results show that this method can accurately measure the modulus of nanofilm through the indentation response of the hard film/soft substrate system. Compared with the free-standing indentation test, the method proposed by us eliminates the disadvantages of boundary adhesion and has the advantages of simple sample preparation, easy operation, and high success rate.
来源出处
Journal|[J]International Journal of Mechanical SciencesVolume 151, 2019. PP 214-221
DOI
https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2018.11.021

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