对于T型样品,热处理后裂纹扩展能量增加2倍(从约23 J增加到约46 J),这是由于裂纹起始能量和裂纹扩展能量重新结合,裂纹扩展能量增加所致。动态载荷图分析表明,热处理后,出现了尖锐的载荷点(视为裂纹起始载荷),下一个载荷峰值表征了新裂纹的起始,如图8a和8d所示。在层状材料中也观察到了类似的材料行为[30]。对样品的原始状态和退火状态进行比较,发现其他材料在热处理后形成了多个裂纹
图 1. (a) 单层 (1L) MoSe 2 和 ReS 2 晶体结构。上图显示晶体结构的侧视图,下图显示晶体结构的顶视图。侧视图显示了这些层状材料上偶极子平面内取向的示意图。(b) 样品 1 (S1) 的 ReS 2 -MoSe 2 异质结构的光学图像。插图是样品侧视图的示意图。(c) MoSe 2 、ReS 2 和 HS 区域的拉曼光谱。HS 拉曼光谱由来自各个 1L 区域的不同振动模式组成。(d) 在透明蓝宝石基板上制作的类似异质结构的三个不同区域的吸收光谱数据(样品 2,S2)。MoSe 2 A 和 B 激子峰清晰可见,ReS 2 较低能量吸收峰用箭头标记。HS 光谱由两个 1L 区域的峰组成。
本综述赞扬了电子显微镜方法的广度和深度,以及这些方法如何推动了对 MXenes 的大规模研究。MXenes 是二维材料中一个强大的新成员,源自其母体纳米层状材料家族,即 MAX 相。由于其丰富的化学性质,MXenes 表现出了彻底改变一系列应用的特性,包括储能、电磁干扰屏蔽、水过滤、传感器和催化。与电子显微镜相比,很少有其他方法在 MXene 研究和相应应用的开发中更为重要,电子显微镜可以在原子尺度上进行结构和化学识别。下面,将介绍已应用于 MXene 和 MAX 相前体研究的电子显微镜方法以及研究示例,并讨论其优点和挑战。© 2020 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可 ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ) 的开放获取文章。
在电子设备结构中引入层状二维 (2D) 材料是提升电子设备性能和提供附加功能的一种有趣策略。例如,石墨烯(导电性)已用作电容器 [ 1 ] 和电池 [ 2 ] 中的电极,而过渡金属二硫属化物 (TMD),例如 MoS 2 、 WS 2 和 WSe 2(半导体性),常用作场效应晶体管 (FET) 和光电探测器 [ 3 – 5 ] 中的沟道。六方氮化硼 (h-BN) 是由 B 和 N 原子排列成 sp 2 六方晶格的二维层状材料,其带隙为 5.9 eV [ 6 ]。因此,h-BN 是一种电绝缘体,并且在许多不同的应用中非常有用。到目前为止,h-BN 已被证明是一种非常可靠的 FET 栅极电介质,并且能够比高 k 电介质更好地抵抗电应力 [7,8],因为
在过去的几十年中,层状材料的屈曲不稳定性一直是分析、实验和数值研究的主题。这些系统传统上被认为是无应力表面,而表面压力的影响研究不足。在这项研究中,我们开发了一个双层压缩的有限元模型,发现它在表面压力下的表现不同。我们研究了双层系统在两种压缩模式(外部施加和内部生长产生的)下的屈曲开始、初始波长和后屈曲行为。在各种刚度比(1 < μ f / μ s < 100)中,我们观察到在存在表面压力的情况下稳定性会降低,尤其是在低刚度对比度状态(μ f / μ s < 10)下。我们的结果表明压力边界条件对于双层系统稳定性分析的重要性,尤其是在软物质和生物物质物理学中,例如在脑脊液压力下大脑皮层的折叠,其中压力可能会影响形态发生和屈曲模式。[DOI:10.1115 / 1.4057020]
在过去的几十年中,层状材料的屈曲不稳定性一直是分析、实验和数值研究的主题。这些系统传统上被认为是无应力表面,而表面压力的影响研究不足。在这项研究中,我们开发了一个双层压缩的有限元模型,发现它在表面压力下的表现不同。我们研究了双层系统在两种压缩模式(外部施加和内部生长产生的)下的屈曲开始、初始波长和后屈曲行为。在各种刚度比(1 < μ f / μ s < 100)中,我们观察到在存在表面压力的情况下稳定性会降低,尤其是在低刚度对比度状态(μ f / μ s < 10)下。我们的结果表明压力边界条件对于双层系统稳定性分析的重要性,尤其是在软物质和生物物质物理学中,例如在脑脊液压力下大脑皮层的折叠,其中压力可能会影响形态发生和屈曲模式。[DOI:10.1115 / 1.4057020]
1976 年,斯坦利·惠廷汉姆成功展示了首个概念验证型可充电锂离子电池,加速了储能领域的进步。该设计使用层状材料二硫化钛 (TiS 2 ) 作为阴极,使用锂作为阳极。约翰·B·古迪纳夫改进了这一设计,他建议用氧化钴代替 TiS 2 作为阴极。使用锂金属作为阳极引发了安全问题,因此科学家们重新开始设计一种商业上可行的设计。1985 年,吉野彰证明碳可以取代锂金属,并促使索尼能源设备公司于 1991 年将首款锂离子电池商业化。惠廷汉姆、吉野彰和古迪纳夫因他们在开发锂离子电池方面的开创性研究共同获得了 2019 年诺贝尔化学奖,这项研究彻底改变了现代储能方式。
摘要:以低成本实现原始高质量石墨烯和其他层状材料的可持续生产是实现 2D 材料大规模应用需要克服的瓶颈之一。液相剥离 (LPE) 与 N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 结合被认为是剥离和分散石墨烯的最有效方法。不幸的是,NMP 既不可持续,也不适合扩大生产,因为它会对环境产生不利影响。在这里,我们通过揭示绿色溶剂的剥离效率和石墨烯分散性对石墨烯产量的独立贡献,展示了绿色溶剂的真正潜力。通过实验分离这两个因素,我们表明给定溶剂的剥离效率与其分散性无关。在这里,我们表明异丙醇可以像 NMP 一样有效地剥离石墨。石墨的极性和色散能与溶剂表面张力之间的匹配比证实了我们的发现。这种剥离效率和溶剂分散性的直接证据为更深入地了解大规模可持续石墨烯制造的真正潜力铺平了道路。