石墨烯和氮化硼面內雜化結構中晶界的力學、熱學特性和機理

石墨烯和氮化硼面內雜化結構中晶界的力學、熱學特性和機理

記者從上海交通大學了解到，最近一期微納米研究領域的國際標志性刊物《納米尺度》（Nanoscale）上，發表了該校李寅峰教授課題組有關二維納米材料晶界的最新研究成果，系統揭示了石墨烯和氮化硼面內雜化結構中晶界的力學、熱學特性和機理。


二維納米材料具有傳統材料無法企及的優異物理化學性能，其性能調控是材料學科和力學學科共同關注的熱點。將不同二維納米材料通過面內拼接形成平面異質結構，已被證明是一種行之有效的性能調控手段，能夠滿足實際運用中對于微納米器件性能的特定要求。


石墨烯和六方氮化硼是典型的兩種具有六邊形結構的二維材料，二者晶格常數接近，但在某些性能上具有明顯差異，因此是實現性能調控的平面異質結構的理想組分。比如，石墨烯是帶寬為零的良導體，而六方氮化硼具有顯著帶寬能力，通過調整平面碳硼氮異質結構中石墨烯和六方氮化硼的組分比例，可以控制整體材料的電學屬性，對微納米電路元器件的設計制造具有重要意義。理論研究證明，平面異質結構中，碳硼氮雜化晶界的原子結構呈現一種特殊的非對稱最優化排布方式，其相關性能卻尚未見諸報道。


李寅峰接受科技日報記者采訪時解釋道：“晶界類似于衣服拉鏈，把兩個不同取向的材料拼接在一起，拉鏈是整體材料的薄弱環節，且它的特性會決定材料的整體性能。”


中科院力學所副所長、國家杰出青年基金獲得者魏宇杰教授評價認為：“這一工作揭示的晶界偏轉角度與異質界面的力學性能之間的關系及其熱傳遞過程中的非對稱效應，對于了解異質界面對整體結構性能的影響及其后續工程應用具有重要意義，并對類似結構的分析方法提供了很好的思路。”

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