[发明专利]一种探测二维纳米材料层间剪切作用力的方法

权利要求书

1.一种探测二维纳米材料层间剪切作用力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在基底材料上微加工不同大小和不同深度的圆孔，形成圆孔阵列的基底材料；

(2)将两层堆叠的二维纳米材料转移到步骤(1)所述的形成圆孔阵列的基底材料表面，覆盖于圆孔上形成密闭环境，形成待测样品系统；

(3)用光学显微镜在步骤(2)所述的待测样品系统上定位二维纳米材料，并表征其厚度t；

(4)用步骤(2)所述的待测样品系统进行鼓泡实验，通过原子力显微镜表征鼓泡内外的压力差Δp，通过显微拉曼光谱表征圆孔外剪切作用区域的无量纲化扩展距离ρ；

(5)对圆孔内外的薄膜材料进行受力分析，对于圆孔孔内的鼓泡变形采用Hencky解表达，对于圆孔孔外的面内变形引入界面剪切应力求解平面应力方程，联立孔边缘的连续边界条件得出Δp和ρ的关系式，结合步骤(3)测得的待测样品系统的厚度t以及材料的泊松比v拟合出层间剪切作用力的数值f。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的基底材料为刚性基底和/或柔性基底。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刚性基底为硅片、金属片或玻璃片中任意一种。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述柔性基底为高分子材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯中任意一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述圆孔的加工深度为100nm～1000nm。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述圆孔的加工深度为300nm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述圆孔的加工直径为0.5μm～10μm。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述圆孔的加工直径为5μm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述圆孔阵列中各圆孔的孔间距为5μm～20μm。

11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述圆孔阵列中各圆孔的孔间距为10μm。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述二维纳米材料为具有拉曼光谱活性的层状材料。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述二维纳米材料为由具有拉曼光谱活性的层状材料组成的异质结。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述具有拉曼光谱活性的层状材料为石墨烯、氮化硼、黑磷或过渡金属硫硒化合物中任意一种或至少两种的组合。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述二维纳米材料为两种不同的单层材料形成的异质结或双层同种材料。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述二维纳米材料是通过微机械剥离法、化学气相沉积法或外延生长法中任意一种或至少两种制备得到。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述转移方式为湿法转移和/或干法转移。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述厚度由原子力显微镜和显微拉曼光谱进行表征。