织构诱导应变石墨烯的各向异性摩擦响应
材料科学
2021-05-11 v1
摘要
摩擦引起的能量耗散在其相对运动过程中阻碍纳米器件的性能。然而,巧妙设计利用石墨烯覆盖的结构可通过诱导局部应变来调节摩擦力信号。本工作报道了在具有不同节距长度(从亚纳米尺度(P=40 nm)到四分之一微米(P=250 nm))的 Si 沟槽表面覆盖石墨烯。节距长度的变化通过扫描探针技术、拉曼光谱和分子动力学(MD)模拟揭示出石墨烯中的不同应变。通过摩擦力显微镜在垂直于和平行于沟槽轴的不同方向上利用沟槽构型上 C-C 键的非对称应变。石墨烯的存在使织构表面的润滑系数达 10 倍并周期性耗散摩擦力,而在裸表面上该力呈随机性。我们首次展示了通过沿平行于沟槽轴的脊扫描将润滑转变为超低摩擦力达 20 倍。这种各向异性在裸织构体系中不显著,清楚表明了依赖于应变的摩擦力调控。我们的结果适用于石墨烯及其他二维材料覆盖的、具有可动部件(如 NEMS、纳米齿轮和机器人)的波纹结构。
引用
@article{arxiv.2105.03459,
title = {Anisotropic Frictional Response of Texture Induced Strained Graphene},
author = {Andrea Mescola and Guido Paolicelli and Roberto Guarino and James G. McHugh and Sean P. Ogilvie and Alberto Rota and Enrico Gnecco and Erica Iacob and Sergio Valeri and Nicola M. Pugno and Venkata Gadhamshetty and Muhammad M. Rahman and Pulickel M. Ajayan and Alan B. Dalton and Manoj Tripathi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.03459},
year = {2021}
}
备注
32 pages, 4 figures