石墨烯/聚合物体系在亚微米尺度的应力传递机制
材料科学
2016-06-17 v1
摘要
从聚合物基板到纳米夹杂（如石墨烯片）的应力传递机制，对于制备有效的纳米复合材料具有极大兴趣。以往主要在微米尺度上进行的工作表明，应力传递的内在机制是界面处的剪切。然而，由于界面剪切在纳米夹杂的边缘处达到最大值，评估边缘完整性对亚微米尺度轴向应力传递的影响极具吸引力。在此，我们以小至 100 nm 的步长，对简支在基于环氧的光刻胶（SU8）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基质上的单层石墨烯片边缘附近进行了详细的 Raman 线扫描。我们首次表明，沿石墨烯片的轴向应变（应力）分布在距边缘约 2 m 的区域内略微偏离了经典剪切滞后预测。这种行为主要归因于残余应力、非故意掺杂和/或边缘效应（键长和键角偏离平衡值，以及不同的边缘手性）。通过考虑界面处剪切应力与正应力的简单平衡，我们能够直接将应变（应力）梯度转换为所有施加拉伸水平下的界面剪切应力值，而无需假设经典剪切滞后行为。对于大片层，在片层滑移前获得了 0.4 MPa 的最大界面剪切应力（ISS）值。
引用
@article{arxiv.1606.05281,
title = {Stress Transfer Mechanisms at the Submicron Level for Graphene/Polymer Systems},
author = {George Anagnostopoulos and Charalampos Androulidakis and Emmanuel N. Koukaras and Georgia Tsoukleri and Ioannis Polyzos and John Parthenios and Konstantinos Papagelis and Costas Galiotis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.05281},
year = {2016}
}