層間滑移
關(guān)注創(chuàng)建者：AnnaP1893767 創(chuàng)建時間：2019-01-23
層間滑移的實例教程
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1.2.2不同云母層數(shù)對層間滑移的影響
(a)云母片的數(shù)量為3層 (b)云母片的數(shù)量為5層
(c)云母片的數(shù)量為10層 (d)云母片的數(shù)量為20層
圖4-6不同云母層數(shù)對層間滑移
圖4-7為3層，5層，10層，20層的水平方向的位移圖，從圖中可以看出，當(dāng)模型頂端施加100N的均布壓力時，不同層數(shù)模型的層間滑移分布是相似的，并且隨著層數(shù)的增加層間滑移在增大。
表4-2 不同云母層數(shù)的模型數(shù)值
水平位移的數(shù)值模擬
3層
5層
10層
20層
最大值
4.923
2.589
1.225
0.586
最小值
-4.931
-2.591
-1.225
-0.587
圖4-8 位移最大值折線圖
圖4-8 位移最小值折線圖
隨著層數(shù)的增加，層與層之間水平滑移的數(shù)值越來越小，體現(xiàn)了層數(shù)的增加提高了模型的韌性，體現(xiàn)了其增韌機(jī)制的方法。
展開 這些優(yōu)異的感應(yīng)器器件性能主要是通過0D,1D,2D三元納米功能材料組分間的協(xié)同效應(yīng)引起的。其中，一維銀納米線提供高導(dǎo)電性以降低器件電阻，二維氧化石墨烯提供脆性以及可滑移的層狀結(jié)構(gòu)，而零維的富勒烯則提供潤滑性。富勒烯降低了氧化石墨烯的層間摩擦，在不損害納米復(fù)合材料膜的脆性的前提下促進(jìn)了相鄰層間的滑動。當(dāng)受到拉伸時，富勒烯誘發(fā)的層狀滑移可以承受部分應(yīng)力以提高復(fù)合薄膜材料的應(yīng)變，同時復(fù)合薄膜的脆性使其產(chǎn)生裂紋以確保傳感器在工作應(yīng)變范圍內(nèi)能產(chǎn)生大的電阻變化。該工作同時還討論了傳感器尺寸對傳感性能的影響，并成功將該高綜合性能優(yōu)異的三元納米復(fù)合材料應(yīng)變傳感器應(yīng)用于多種人體運動的檢測中。該工作第一作者為研究生史鑫磊。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1. 器件制備與基本表征
(a).構(gòu)造0D-1D-2D三元納米復(fù)合材料應(yīng)變傳感器的絲網(wǎng)印刷工藝示意圖。
(b).GO-AgNW-C60(7)水性油墨的透射電鏡照片。
(c).GO-AgNW-C60(7)傳感薄膜的橫截面掃描電鏡照片。
(d).不同質(zhì)量比C60下三元納米復(fù)合材料應(yīng)變傳感器的電導(dǎo)率。插圖顯示GO- AgNW-C60(7)傳感薄膜的測量電阻為7.2Ω。
圖2. 三元納米復(fù)合材料應(yīng)變傳感器傳感性能
(a).GO-AgNW-C60(0)，GO-AgNW-C60(3)，GO-AgNW-C60(5)，GO-AgNW-C60(7)和GO-AgNW-C60(9)應(yīng)變傳感器在一次拉伸/釋放循環(huán)下的相對電阻變化率-應(yīng)變曲線。
(b).GO-AgNW-C60(0)應(yīng)變傳感器的GF值與線性特性。
(c).GO-AgNW-C60(7)應(yīng)變傳感器的GF值與線性特性。
(d).GO-AgNW-C60(7)應(yīng)變傳感器在不同應(yīng)變速率下的一次拉伸/釋放循環(huán)下的相對電阻變化率-應(yīng)變曲線。
展開 對變形過程分析發(fā)現(xiàn)，大量初始缺陷引起的表面粗糙度和單原子層固有的面外柔性是其增強(qiáng)增韌的兩個關(guān)鍵因素。在拉伸過程中，表面大量的納米級褶皺會帶來不均勻的小尺度層間界面滑移，從而導(dǎo)致剪應(yīng)力的不均勻分布和類塑性變形，避免了材料的突然失效。上述結(jié)論對其他類型的原子尺度薄膜材料具有普遍性，為提高范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的韌性，有效避免災(zāi)難性失效提供了新策略。
力學(xué)所博士研究生謝文慧為論文第一作者，魏宇杰為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持。
二維無定形碳的三維堆疊，由此產(chǎn)生的非晶碳基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度（~3.5 GPa）和良好的韌性。堆疊結(jié)構(gòu)示意圖和原子構(gòu)型（左），層中的納米級褶皺是增強(qiáng)增韌源頭；堆疊片層尺寸b對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響（右）。
本文來自“中科院力學(xué)所”。
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1.2.2不同云母層數(shù)對層間滑移的影響
(a)云母片的數(shù)量為3層 (b)云母片的數(shù)量為5層
(c)云母片的數(shù)量為10層 (d)云母片的數(shù)量為20層
圖4-6不同云母層數(shù)對層間滑移
圖4-7為3層，5層，10層，20層的水平方向的位移圖，從圖中可以看出，當(dāng)模型頂端施加100N的均布壓力時，不同層數(shù)模型的層間滑移分布是相似的，并且隨著層數(shù)的增加層間滑移在增大。
在拉伸過程中，表面大量的納米級褶皺會帶來不均勻的小尺度層間界面滑移，從而導(dǎo)致剪應(yīng)力的不均勻分布和類塑性變形，避免了材料的突然失效。上述結(jié)論對其他類型的原子尺度薄膜材料具有普遍性，為提高范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的韌性，有效避免災(zāi)難性失效提供了新策略。
力學(xué)所博士研究生謝文慧為論文第一作者，魏宇杰為論文通訊作者。
C60作為潤滑劑起到降低內(nèi)部摩擦力的作用，并在施加應(yīng)變時引起傳感膜中裂紋擴(kuò)展期間的層間滑移，從而提高拉伸性（> 50％），同時保持優(yōu)異的靈敏度（工作應(yīng)變范圍> 400）。這些優(yōu)異的特性與簡便的器件制造方法相結(jié)合，使得該0D-1D-2D三元納米復(fù)合材料應(yīng)變傳感器能夠精確檢測從微小脈沖跳動到大應(yīng)變關(guān)節(jié)運動的全方位人體運動。
