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2D材料

2D材料

2D硼床单显示新颖‘half-auxetic’ effect

07 Apr 2021 IsabelleDumé.
压缩或压力 等等。 " />
无论是否紧张或压缩,新材料总是扩张。版权所有:Thomas Heine 等等。

研究人员发现了一种二维材料,无论其是否被拉伸或压缩,都会膨胀。这迄今为止尚未观察到“半脚本”效果,因为它被称为,可以在未来的纳米电子应用中找到使用。

大多数材料在拉伸时变薄。例如,如果在其长度横跨其长度伸展橡皮筋,它将在其他两个方向(垂直和面内)缩小,在拉动时变得较窄和更薄。然而,辅助材料恰好相反,在相对于施加的应变中垂直和面内方向膨胀。与展开的普通材料不同,它们也会在压缩时缩小。在数学术语中,传统材料的特征在于通过负泊松的比例来表征积极的泊松比和辅助比率。

濒着边缘胶合的天然材料的最古老和最着名的应用之一是软木塞,它具有接近零的泊松比,可以推入葡萄酒瓶的较薄的脖子上。其他天然存在的实例包括人肌腱和猫皮。

寻求用于模仿人工化的舒适材料的研究人员之前已经成功地成功地制造了对压痕和撕裂(剪切应力)具有鲁棒的结构。这些材料现在越来越多地采用自行车头盔或安全夹克等产品。

钯装饰的脱臼

一个国际团队领导 托马斯海内图德累斯顿 在德国现在已经发现了“半脚展”的元素硼版本中的行为,它们通过向其添加钯(Pd)来压力和应力更稳定。被称为PD装饰的硼烯具有三个稳定相,其中一个阶段沿着其一个晶轴呈现半辅助行为。

使用计算建模,海内和同事表明,当紧张(负泊松比)时,材料表现得像辅助材料(负泊松比),但是当压缩时(正泊泊的比例)时膨胀就像普通材料一样。简单地说,无论是紧张还是压缩,材料总是膨胀。

新型负泊松比例

研究人员选择钯作为硼烯研究的稳定剂,因为它是电子产品的过渡金属以及催化和电子对硼的有效供体。它还具有所有铂族金属的最低熔点,这使得在实验中更容易处理。

海涅和同事研究了他们的钯硼化物(PDBn,其中n = 2,3,4)理论上使用一致原理计算结合了与“粒子群优化”(PSO)算法组合,使其能够检查材料的属性。 “泊松的数量通常通过两个方向的应变比率计算,但对于压缩和拉伸菌株,我们发现这些数字在一个PDB中不同nHeine解释道。 “因此,我们使用了更复杂的(但更准确的)定义,即泊松数是一个应变方向相对于另一个应变方向的导数。”

这些计算揭示了一种具有新型负泊松比率和有趣的机械和电子性质的材料。 PDB的三个稳定阶段n 他们发现了PDB4 单层 - 一个具有1.22eV的间接带隙的半导体 - 是显示半辅助行为的半导体。

避免积极昂贵的债券伸展

描述他们的工作 纳米字母,研究人员说,他们在PDB中出土的半辅助性4 源于试图避免在沿其长度紧张时避免PD-B键的能量昂贵的昂贵延伸。为了克服在这种应用菌株期间的显着应力,效果的纸张变得波纹。该方法将相邻的面内原子彼此推开,使其在横向和垂直方向上膨胀,如辅助材料。

当材料被压缩时,PDB4 再次容纳这种压力,将面内原子彼此推开,使得材料略微扩展在平面内。这是传统材料的表现。

设计新结构

Heine说,他和他的同事的机制可能用于设计新的半辅助结构。 “这些新颖的材料可能导致纳米技术的创新应用,例如在传感或磁光中,”他解释道。 “转移到宏观材料的转移是同样可以想象的。”

由他们的调查结果,团队成员刺激,其中包括研究人员 河北师范大学 在中国和 新加坡理工大学设计说,他们现在计划找出效果是否发生在其他类别的纳米材料中,例如金属有机框架或由3D印刷产生的宏观框架。 “如果可以在面外方向上找到半扶示效果,那么它也会有趣的是,即,如果材料的厚度总是在面内张力或压缩时始终膨胀,则”Heine告诉“ 物理世界.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者