0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

电荷对磷烯力学行为的影响

lhl545545 来源:知社学术圈 作者:知社学术圈 2020-06-05 10:28 次阅读
加入交流群
微信小助手二维码

扫码添加小助手

加入工程师交流群

来自武汉大学力学系的刘泽教授、高恩来副研究员与中国科学院半导体研究所的邓惠雄研究员合作研究发现,具有高度各项异性结构的磷烯表现出优异的电致驱动性能。向磷烯注入电荷后,其最大驱动应力达7.0 GPa,相应的最大驱动应变高达36.6%,这一致动应变与生物肌肉(20-40%)相当,超过石墨烯(4.7%)7倍。同时,磷烯的最大体积功密度(207.7 J/cm3)比天然肌肉(0.008-0.04 J/cm3)高出三个数量级,比石墨烯(35.3J/cm3)大近6倍。原子和电子结构分析揭示了磷烯具有这种优异电致驱动性能的内在机制。最后,通过力学测试探究了注入的电荷对磷烯力学行为的影响,结果表明在一定的力-电荷载共同作用下磷烯的结构仍保持结构完整。本工作为发展高性能纳米电致驱动器提供了理论参考。

该文近期发表于npj Computational Materials 6: 27 (2020),英文标题与摘要如下,点击左下角“阅读原文”可以自由获取论文PDF。

High-performance phosphorene electromechanical actuators

Bozhao Wu, Hui-Xiong Deng, Xiangzheng Jia, Langquan Shui, Enlai Gao* & Ze Liu*

Phosphorene, a two-dimensional material that can be exfoliated from black phosphorus, exhibits remarkable mechanical, thermal, electronic, and optical properties. In this work, we demonstrate that the unique structure of pristine phosphorene endows this material with exceptional quantum-mechanical performance by using first-principles calculations. Upon charge injection, the maximum actuation stress is 7.0 GPa, corresponding to the maximum actuation strain as high as 36.6% that is over seven times larger than that of graphene (4.7%) and comparable with natural muscle (20-40%)。 Meanwhile, the maximum volumetric work density of phosphorene (207.7 J/cm3) is about three orders of magnitude larger than natural muscle (0.008–0.04 J/cm3) and approximately six times larger than graphene (35.3 J/cm3)。 The underlying mechanism of this exceptional electromechanical performance in phosphorene is well revealed from the analysis of atomic structure and electronic structure. Finally, the influence of charge on the mechanical behaviors of phosphorene is examined by mechanical tests, indicating the sufficient structural integrity of phosphorene under the combined electromechanical loading. These findings shed light on phosphorene for promising applications in developing nanoelectromechanical actuators.

责任编辑:pj

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 驱动器
    +关注

    关注

    54

    文章

    9012

    浏览量

    153328
  • 电荷
    +关注

    关注

    1

    文章

    663

    浏览量

    37215
收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二维码

扫码添加小助手

加入工程师交流群

    评论

    相关推荐
    热点推荐

    宽带功率放大器:超声声学及液滴动力学行为研究的新应用

    实验名称:超声声场下液滴动力学行为研究 实验目的:利用超声换能器探索激励电压和悬浮能力之间的关系 测试设备:功率放大器、信号发生器、示波器、超声聚焦换能器阵列、工业摄像机 实验过程:该测量系统设计为
    的头像 发表于 10-09 13:53 237次阅读
    宽带功率放大器:超声声学及液滴动<b class='flag-5'>力学行为</b>研究的新应用

    凯米斯科技TP-300原位总分析仪:水体总监测的可靠伙伴

    精准掌握水质关键指标,守护水域生态健康​​总含量是评估水体富营养化程度、预警赤潮绿潮等生态灾害的关键指标。为了获取连续、稳定、准确的总监测数据,凯米斯科技推出TP-300原位总分析仪。这款专为
    的头像 发表于 07-09 09:46 393次阅读
    凯米斯科技TP-300原位总<b class='flag-5'>磷</b>分析仪:水体总<b class='flag-5'>磷</b>监测的可靠伙伴

    施耐德电气助力生命科学行业数字化转型

    2025,生命科学行业的数字化转型趋势在何处?企业正面临哪些转型难点?
    的头像 发表于 07-02 09:53 564次阅读

    双网格插值方法在计算流体力学中的应用研究

    计算流体力学(CFD)已成为工程决策时不可或缺的一部分,有助于深入了解流体在各种场景下的行为特征,从航空航天领域的高空环境到快节奏的汽车工程领域。要想准确模拟流体动力学,尤其是面对复杂形状或运动部件时,需要使用创新的解决方案来创
    的头像 发表于 06-27 15:05 803次阅读
    双网格插值方法在计算流体<b class='flag-5'>力学</b>中的应用研究

    《虚拟世界的力学交响曲:Adams如何重塑工业仿真边界》

    一、开篇:当机械系统遇见数字孪生\"在德国汽车工厂的暗室里,一组崭新的悬架系统正在经历第847次极限测试——只不过,这次碰撞发生在虚拟空间。\"Adams作为多体动力学仿真
    发表于 06-06 11:36

    轮毂电机驱动电动汽车垂向动力学控制研究综述

    从轮毂电机驱动电动汽车整车动力学特性、簧下质量增加对车辆动力学性能影响以及轮 毂电机不平衡电磁力对车辆动力学性能影响 3 个方面,介绍了 国 内外轮毂驱动电动汽车垂向动力 学研究现状,对适用于
    发表于 03-07 15:21

    深视智能高速相机结合DIC技术,解锁复合材料力学行为密码

    实验背景在航空航天、新能源等尖端领域,复合材料正以轻量化、高强度的优势重塑产业格局。然而在材料科学领域,复合材料的抗拉实验中脆断问题一直困扰着众多科研人员。本次实验结合高速相机与数字图像相关方法(DIC),设计出一套精准的序列影像运动目标跟踪方案[1]。借助高速相机捕捉复合材料断裂瞬间的序列影像,并将其输入DIC软件进行深度分析,精准获取目标点的像素坐标,实
    的头像 发表于 03-03 08:17 651次阅读
    深视智能高速相机结合DIC技术,解锁复合材料<b class='flag-5'>力学行为</b>密码

    EastWave应用:光场与石墨和特异介质相互作用的研究

    图 1-1模型示意图 本案例使用“自动计算透反率模式”研究石墨和特异介质的相互作用,分析透反率在有无石墨存在情况下的变化。光源处于近红外波段。 模型为周期结构,图中只显示了该结构的一个单元
    发表于 02-21 08:42

    一文速览石墨的奥秘

    石墨属于二维碳纳米材料,具有优秀的力学特性和超强导电性导热性等出色的材料特性,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,由于成功从石墨中分离出石墨(2004)并在单层和双层石墨
    的头像 发表于 02-18 14:11 1464次阅读
    一文速览石墨<b class='flag-5'>烯</b>的奥秘

    Nat. Mater.:室温下PdSe₂诱导的石墨平面内各向异性自旋动力学

    本文研究了二维材料PdSe₂与石墨组成的范德华异质结构中的自旋动力学。PdSe₂因其独特的五边形晶格结构,能够诱导石墨中各向异性的自旋轨道耦合(SOC),从而在室温下实现自旋寿命的十倍调制。研究
    的头像 发表于 02-17 11:08 1119次阅读
    Nat. Mater.:室温下PdSe₂诱导的石墨<b class='flag-5'>烯</b>平面内各向异性自旋动<b class='flag-5'>力学</b>

    石墨与碳纳米管的材料特性

    石墨与碳纳米管具有相似的结构和性质,二者之间存在强烈的界面相互作用。通过将石墨与碳纳米管复合,可以制备出具有优异力学性能和导电性能的新型复合材料。这种复合材料在柔性电子器件、传感器等领域具有广泛
    的头像 发表于 01-23 11:06 1676次阅读
    石墨<b class='flag-5'>烯</b>与碳纳米管的材料特性

    石墨发现到鸟粪掺杂石墨,未来将会如何?

    of Graphene》的观点论文。这篇文章回顾了石墨发现的二十年历程,强调了这一材料在基础科学和应用技术领域的广泛影响。文中提到,石墨的独特性质,如超强的导电性和力学强度,使其成为许多新兴技术的基础。此外,研究者们探索了
    的头像 发表于 01-16 14:11 1015次阅读
    石墨<b class='flag-5'>烯</b>发现到鸟粪掺杂石墨<b class='flag-5'>烯</b>,未来将会如何?

    石墨的分类

    石墨是一种由碳原子以sp²杂化轨道构成的二维纳米材料,具有独特的六角蜂窝状晶格结构。根据不同的分类标准,石墨可以分为多种类型: 按层数分类: 单层石墨:由一层碳原子以六边形蜂巢结构周期性紧密
    的头像 发表于 01-14 14:37 3115次阅读

    ‌石墨的基本特性‌,制备方法‌和应用领域

    ‌石墨技术是一种基于石墨这种新型材料的技术,石墨由碳原子以sp²杂化键合形成单层六边形蜂窝晶格,具有优异的光学、电学、力学特性‌。 ‌石墨
    的头像 发表于 01-14 11:02 1320次阅读

    电荷守恒定律的定义 电荷守恒定律与电场的关系

    电荷守恒定律的定义 电荷守恒定律是一个基本的物理定律,它指出在一个封闭系统(或孤立系统)中,电荷的总量保持不变。这意味着电荷既不能被创造,也不能被销毁,它只能从一种形式转移到另一种形式
    的头像 发表于 12-16 14:41 2975次阅读