在大尺寸石墨樣品中實現結構超潤滑性是極具挑戰性的。在這里,我們展示了通過機械剝離和化學氣相沉積產生的兩個隨機堆疊的石墨烯層之間存在宏觀結構超潤滑性。通過測量應變下拉曼峰的位移,我們估算了在室溫的超潤滑狀態下(毫米尺度)的摩擦層間剪切應力(ILSS)的數值。隨機的不相稱堆積、褶皺的存在以及由拉伸應變差引起的石墨烯層間晶格常數的失配,被認為是造成宏觀尺度上易發生剪切的原因。此外,分子動力學模擬表明,對于ILSS顯著降低的不對稱手性剪切方向,粘滑行為不成立,從而支持了實驗觀察。我們的結果為克服使用石墨烯獲得宏觀超潤滑性的一些限制鋪平了道路。
Fig. 1 樣品表征和實驗設置。
Fig. 2 二維峰值在張力作用下的位移
Fig. 3 應變傳遞機制。
Fig. 4 界面和層間剪切應力。
Fig. 5 CVD石墨烯-石墨烯樣品的剪切。
Fig. 6 層間剪切應力的MD模擬。
研究成果于2020年由希臘化學工程科學研究院Costas Galiotis課題組,發表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-15446-y)上。原文:Tunable macroscale structural superlubricity in two-layer graphene via strain engineering