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密蘇里科技大學Chenglin Wu課題組--二維碳化鈦和石墨烯與硅的粘合
        二維過渡金屬碳化物(MXenes)引起了研究界的極大興趣,因為他是較新發現的具有獨特電子和光學特性的一大類材料。對于MXene器件的制造和性能,了解MXene與各種基材之間的粘附力至關重要。本文報道AFM測量結果的兩個MXenes(Ti3C2Tx和Ti2CTx)與SiO2涂層的硅球形尖端的附著力。應用Maugis-Dugdale理論,同時考慮了表面粗糙度,將AFM測得的粘附力轉換為粘附能。將獲得的粘附能與單層、雙層和三層石墨烯以及SiO2基底的粘附能進行比較。對于較厚的Ti3C2Tx和較薄的Ti2CTx,MXene的平均粘合能分別為0.90±0.03 J m-2和0.40±0.02 J m-2,其大小與石墨烯和二氧化硅尖端之間的數量級相同。
 
Figure 1. a. AFM壓痕實驗的示意圖;b. AFM圖像和表面輪廓
 

Figure 2. 不同厚度Ti3C2Tx和Ti2CTx膜的AFM線掃描(a,b)和相應的RMS值(c,d)
 

Figure 3. 力與位移的關系圖:a. 5個單層Ti3C2Tx樣品的進近和退回,以及卡通圖;不同樣品的b. 進近和c. 退回
 

Figure 4. 計算的粘附能的直方圖:(a)SiO2/SiO2、(b)單層石墨烯/SiO2、(c)雙層石墨烯/SiO2、(d)三層石墨烯/SiO2、(e)1-單層Ti3C2Tx/SiO2和f1-單層Ti2CTx/SiO2
 

Figure 5. (a)所有測量樣品的粘合力;(b)帶誤差條的平均粘附能
 
       相關研究成果于2019年由密蘇里科技大學Chenglin Wu課題組,發表在NATURE COMMUNICATIONS(https://doi.org/10.1038/s41467-019-10982-8)上。原文:Adhesion of two-dimensional titanium carbides (MXenes) and graphene to silicon。
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