[发明专利]一种应力驱动边缘翘曲的结构超滑器件及其制备方法

说明书

本申请公开了一种应力驱动边缘翘曲的结构超滑器件，涉及超滑技术领域，包括：超滑片，所述超滑片中二维材料的边缘向背离超滑面的方向翘曲；设于所述超滑片预设表面全部区域的薄膜层，其中，所述薄膜层在退火条件下产生体积收缩和热应力使所述超滑片的边缘翘曲，所述预设表面与所述超滑面相背。可见，本申请中的结构超滑器件包括超滑片和薄膜层，薄膜层位于超滑片预设表面的全部区域，该薄膜层在退火条件下可以产生体积收缩和热应力，从而使得超滑片的边缘发生翘曲，即边缘部分抬起一定的高度，从而避免超滑片的边缘与基底之间接触，极大地降低超滑片与基底之间的摩擦力，避免产生磨损。此外，本申请还提供一种具有上述优点的制备方法。

技术领域

本申请涉及超滑技术领域，特别是涉及一种应力驱动边缘翘曲的结构超滑器件及其制备方法。

背景技术

结构超滑是指两个原子级光滑且非公度接触的范德华固体表面(如石墨烯、二硫化钼等二维材料表面)之间摩擦、磨损几乎为零的现象。目前，结构超滑器件中的超滑片大多为片状或岛状，超滑片与基底接触并相对运动时，超滑片下表面范德华材料的边缘和基底之间存在界面化学键，会产生化学键等相互作用。相比于范德华材料面内完整的晶格，边缘部分产生了更为显著的摩擦力，并提高了超滑器件发生磨损的风险。

因此，如何消除超滑片中二维材料边缘与基底之间的摩擦力是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种应力驱动边缘翘曲的结构超滑器件及其制备方法，以消除超滑片边缘与基底之间的摩擦力和磨损。

为解决上述技术问题，本申请提供一种应力驱动边缘翘曲的结构超滑器件，包括：

超滑片，所述超滑片中二维材料的边缘向背离超滑面的方向翘曲；

设于所述超滑片预设表面全部区域的薄膜层，其中，所述薄膜层在退火条件下产生体积收缩和热应力使所述超滑片的边缘翘曲，所述预设表面与所述超滑面相背。

可选的，还包括：

设于所述薄膜层和所述超滑片之间的粘附层，且所述粘附层的边缘向背离超滑面的方向翘曲。

可选的，所述粘附层为金属层。

可选的，所述薄膜层包括多层薄膜。

可选的，所述薄膜层厚度在50至500nm之间，且所述边缘翘起高度在0.1至1nm之间。

可选的，所述超滑片的形状为圆形、正方形、矩形、椭圆形中的任一种。

可选的，所述超滑片包括多层二维材料。

可选的，还包括：

与所述超滑片的所述超滑面接触的基底。

本申请还提供一种应力驱动边缘翘曲的结构超滑器件的制备方法，包括：

在基底预设表面的全部区域形成薄膜层；

刻蚀所述薄膜层和所述基底，得到第一超滑岛结构体，所述第一超滑岛结构体包括超滑岛和覆盖于超滑岛预设表面全部区域的所述薄膜层；

在惰性气体氛围中，对所述第一超滑岛结构体进行退火处理，所述薄膜层在退火条件下产生体积收缩和热应力使所述超滑岛的边缘向背离超滑面的方向翘曲以形成超滑片，得到应力驱动边缘翘曲的结构超滑器件；所述预设表面与所述超滑面相背。

可选的，当所述薄膜层为SU-8光刻胶，在基底预设表面的全部区域形成薄膜层之前，还包括：

在基底预设表面的全部区域沉积粘附层；

刻蚀所述粘附层和所述基底，得到第二超滑岛结构体，所述第二超滑岛结构体包括超滑岛和覆盖于超滑岛预设表面全部区域的所述粘附层；