案例分享 | 原子力显微镜助力探索“抗压”的石墨烯

研究人员借助原子力显微镜通过探针施加循环载荷来对石墨烯以及氧化石墨烯样品进行了机械疲劳测试。测试结果表明石墨烯的疲劳寿命超过十亿次循环，这比其它任何有相关报道的材料的疲劳寿命都要高。

石墨烯及其它二维材料往往都可以承受很高的应力而不发生断裂。这一特点使其在如柔性电子、纳米复合材料等应用中具有很大的优势。而对于这些应用而言，有一个很重要的考量因素就是材料的抗疲劳特性，也就是承受小的、重复性载荷的能力。然而目前对于二维材料这种原子级厚度材料的长期机械可靠性研究仍比较缺乏。

为了这一研究目的，来自多伦多大学和莱斯大学的研究人员利用原子力显微镜对架空的石墨烯和氧化石墨烯片层进行了疲劳测试以及分子动力学模拟研究。

这一研究成果为我们打开了一扇通往二维材料机械可靠性更深层次研究领域的大门。除此之外，科研人员也对在下一代应用中如何增强二维材料的抗疲劳特性有了更多的认知。

Instrument used

MFP-3D 

Techniques used

这一研究中所做的疲劳测试利用了牛津仪器MFP-3D型号原子力显微镜。实验中通过金刚石针尖以100kHz的频率使二维材料发生周期性形变。实验中施加的静载荷约为断裂载荷的20%-85%。研究人员借助牛津仪器所有型号的AFM均可使用的开源的软件环境自行编写了程序来控制针尖的运动方式。文中还通过力曲线技术对材料的杨氏模量进行了表征，并利用了引力轻敲成像对材料的形貌以及相位信息进行了研究。

Citation: T. Cui, S. Mukherjee, P. Sudeep et al., Fatigue of graphene. Nat. Mater. 19, 405 (2020). https://doi.org/10.1038/s41563...

Note: The data shown here are reused under fair use from the original article, which can be accessed through the article link above.

欢迎关注牛津仪器

The Bussiness of Science

400 678 0609 | www.oxinst.cn