[发明专利]石墨烯的面内双向应变检测方法和装置

说明书

本发明提供了石墨烯的面内双向应变检测方法和装置，包括：获取被测石墨烯样品和背散射偏振拉曼系统；设定被测石墨烯样品在背散射偏振拉曼系统下的样品坐标系；获取被测石墨烯样品的晶向角、主应变角、声子变形势系数和无应变G峰拉曼频移；设定入射光偏振角和散射光偏振角；设定被测石墨烯样品的被测点；采用背散射偏振拉曼系统，调控入射光偏振角和散射光偏振角以获取被测点的G峰拉曼频移增量；根据G峰拉曼频移增量与第一主应变和第二主应变之间的线性关系、入射光偏振角、散射光偏振角、声子变形势系数、无应变G峰拉曼频移、被测点的G峰拉曼频移增量，得到第一主应变和第二主应变；从而实现被测石墨烯样品面内双向应变的无损精确测量。

技术领域

本发明涉及力学测量技术领域，尤其是涉及石墨烯的面内双向应变检测方法和装置。

背景技术

近年来随着微、纳领域科学技术的发展，有关微、纳尺度下材料与器件性能的研究已经成为多学科所共同关注的前沿领域。石墨烯作为一种二维纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工和能源等方面具有重要的应用前景，而应变等力学参量对石墨烯的电子结构特征及其应用有着重要影响。因此，开展微、纳尺度下石墨烯有关力学参量无损检测、表征的新技术与新方法研究，以准确掌握其应变状态、分布等信息，成为该领域发展的迫切需求，具有重要的科学意义与应用价值。

目前，通过拉曼应变测量技术只能测量处于单向应变状态或等双轴应变状态下石墨烯样品的应变等力学参量。然而，对于处于双向应变状态下的石墨烯样品，现有拉曼应变测量技术无法实现其面内非等双轴两向应变的解耦测量，从而无法体现出准确的应变状态与水平。另外，基于石墨烯的应变传感技术，目前均无法实现柔性基底材料与结构面内非等双轴应变的解耦分析，难以满足工程的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供石墨烯的面内双向应变检测方法和装置，以显微拉曼技术为测量手段，实现被测石墨烯样品的双向应变无损检测，适用于石墨烯材料表面微纳尺度的面内，并对面内的两个应变分量进行精确解耦测量。

第一方面，本发明实施例提供了石墨烯的面内双向应变检测方法，所述方法包括：

获取被测石墨烯样品和背散射偏振拉曼系统；

设定所述被测石墨烯样品在所述背散射偏振拉曼系统下的样品坐标系；

获取所述被测石墨烯样品的参量，所述参量包括晶向角、主应变角、声子变形势系数和无应变G峰拉曼频移；

设定所述背散射偏振拉曼系统的入射光偏振角和散射光偏振角，其中，所述入射光偏振角包括第一入射光偏振角和第二入射光偏振角，所述散射光偏振角包括第一散射光偏振角和第二散射光偏振角；

设定所述被测石墨烯样品的被测点；

采用所述背散射偏振拉曼系统，以所述入射光偏振角和所述散射光偏振角获取所述被测点的G峰拉曼频移增量，其中，以所述第一入射光偏振角和所述第一散射光偏振角获取的所述被测点的所述G峰拉曼频移增量为第一G峰拉曼频移增量，以所述第二入射光偏振角和所述第二散射光偏振角获取的所述被测点的所述G峰拉曼频移增量为第二G峰拉曼频移增量；

根据所述G峰拉曼频移增量与第一主应变和第二主应变之间的线性关系、所述入射光偏振角、所述散射光偏振角、所述声子变形势系数、所述无应变G峰拉曼频移、所述被测点的所述G峰拉曼频移增量，得到所述第一主应变和所述第二主应变；

其中，所述第一主应变不小于所述第二主应变，所述晶向角为所述被测石墨烯样品的晶向在所述样品坐标系下的方位角，所述主应变角为所述第一主应变在所述样品坐标系下的方位角，所述入射光偏振角为所述背散射偏振拉曼系统的入射光起偏方向在所述样品坐标系下的方位角，所述散射光偏振角为所述背散射偏振拉曼系统的散射光检偏方向在所述样品坐标系下的方位角。

第二方面，本发明实施例提供了石墨烯的面内双向应变检测装置，所述装置包括：