粘附加压石墨烯泡的力学

我们利用一种实验构型研究加压石墨烯膜的力学，该构型可以确定石墨烯的弹性以及基底与石墨烯（或其他二维固体）膜之间的粘附能。该测试由一层通过表面力粘附在基底上的单层石墨烯膜组成。基底上刻有规定体积的微腔，当它们被石墨烯单层覆盖时，会在微腔中捕获固定数量（N）的气体分子。通过降低环境压力，从而改变石墨烯膜两侧的压力差，可以使膜以稳定方式从基底上鼓起并分层。这里我们将膜/基底系统作为热力学系统进行分析，并探索该系统在代表性实验可及的几何和加载参数下的行为。我们进行了伴随实验，并将其与理论预测进行比较，然后利用理论和实验共同确定石墨烯/SiO2界面的粘附能。我们发现平均粘附能为0.24 J/m²，低于我们之前报道的值，但与之相符。我们断言，这种称为恒定N鼓泡测试的方法，是确定二维固体膜与基底之间粘附能的一种有价值的方法，而粘附能是一个重要但尚未被充分理解的行为方面。该测试还提供了有价值的信息，可作为后续研究的基础，以理解导致观测粘附能的机制。最后，我们展示了在大微腔极限下，恒定N测试趋近于恒定压力鼓泡测试中观察到的行为，并提供了一个暗示这种行为的实验观测。