纳米材料间“拉链”性能首获系统认知
发布时间: 2018-03-01 浏览次数: 13

摘自科技日报记者从上海交通大学了解到,最近一期微纳米研究领域的国际标志性刊物《纳米尺度》(Nanoscale)上,发表了该校李寅峰教授课题组有关二维纳米材料晶界的最新研究成果,系统揭示了石墨烯和氮化硼面内杂化结构中晶界的力学、热学特性和机理。

  二维纳米材料具有传统材料无法企及的优异物理化学性能,其性能调控是材料学科和力学学科共同关注的热点。将不同二维纳米材料通过面内拼接形成平面异质结构,已被证明是一种行之有效的性能调控手段,能够满足实际运用中对于微纳米器件性能的特定要求。

  石墨烯和六方氮化硼是典型的两种具有六边形结构的二维材料,二者晶格常数接近,但在某些性能上具有明显差异,因此是实现性能调控的平面异质结构的理想组分。比如,石墨烯是带宽为零的良导体,而六方氮化硼具有显著带宽能力,通过调整平面碳硼氮异质结构中石墨烯和六方氮化硼的组分比例,可以控制整体材料的电学属性,对微纳米电路元器件的设计制造具有重要意义。理论研究证明,平面异质结构中,碳硼氮杂化晶界的原子结构呈现一种特殊的非对称最优化排布方式,其相关性能却尚未见诸报道。

  李寅峰接受科技日报记者采访时解释道:“晶界类似于衣服拉链,把两个不同取向的材料拼接在一起,拉链是整体材料的薄弱环节,且它的特性会决定材料的整体性能。”

  中科院力学所副所长、国家杰出青年基金获得者魏宇杰教授评价认为:“这一工作揭示的晶界偏转角度与异质界面的力学性能之间的关系及其热传递过程中的非对称效应,对于了解异质界面对整体结构性能的影响及其后续工程应用具有重要意义,并对类似结构的分析方法提供了很好的思路。”