Characterization and Modification of Graphene-Based Interfacial Mechanical Behavior

این پایان نامه یافته های جدیدی را در مورد مکانیک سطحی مواد مبتنی بر گرافن در تعامل با بستر سفت و نرم و با یکدیگر به اشتراک می گذارد. این یک پلت فرم آزمایشی شامل حالت‌های بارگذاری مختلف را ارائه می‌کند که امکان تغییر شکل لایه‌های نازک اتمی در مقیاس نانو را فراهم می‌کند، و ترکیبی از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و طیف‌سنجی رامان که امکان اندازه‌گیری دقیق جابجایی و کرنش را در مقیاس میکرو فراهم می‌کند. این تز استدلال می کند که رفتارهای سطحی غنی گرافن تحت تأثیر نیروی ضعیف واندروالس است که می تواند به طور موثر با استفاده از استراتژی های شیمیایی تعدیل شود. نشان داده شده است که تئوری های پیوسته برای نانو مکانیک قابل استفاده هستند و می توانند برای پیش بینی پارامترهای کلیدی مانند برش/اصطکاک و چسبندگی استفاده شوند. با پرداختن به مسائل کلیدی مکانیک سطحی، یافته‌های این پایان‌نامه نه تنها بینش‌های کمی را در خصوص ویژگی‌های جدید اصطکاک و چسبندگی که فقط در مقیاس نانو یافت می‌شوند، ارائه می‌دهد، بلکه طراحی قطعی نانودستگاه‌ها و نانوکامپوزیت‌های مبتنی بر گرافن با کارایی بالا را نیز تسهیل می‌کند.

This thesis shares new findings on the interfacial mechanics of graphene-based materials interacting with rigid/soft substrate and with one another. It presents an experimental platform including various loading modes that allow nanoscale deformation of atomically thin films, and a combination of atomic force microscopy (AFM) and Raman spectroscopy that allows both displacement and strain to be precisely measured at microscale. The thesis argues that the rich interfacial behaviors of graphene are dominated by weak van der Waals force, which can be effectively modulated using chemical strategies. The continuum theories are demonstrated to be applicable to nano-mechanics and can be used to predict key parameters such as shear/friction and adhesion. Addressing key interfacial mechanics issues, the findings in thesis not only offer quantitative insights in the novel features of friction and adhesion to be found only at nanoscale, but will also facilitate the deterministic design of high-performance graphene-based nanodevices and nanocomposites.