나노기술 및 정책 정보

• 목록

중국과학원 산하 국가 나노 과학 센터의 연구팀이 공동연구를 통해 2차원 재료 역학 성능 연구에서 새로운 성과를 취득함.

2차원 원자 레벨의 두께, 낮은 평면 외 강도(刚度) 특징은 평면 외의 안정성을 잃기 매우 쉬우며 주름, 기포, 롤 및 접힘 등 미세 구조를 생성시키는데 이러한 평면 외 변형은 2차원 재료의 자체 굽힘 강도 크기와 밀접하게 관련되어 있으며, 테스트 기술 및 나노 척도 샘플 제어 기술의 제약을 받아 2차원 재료의 굽힘 강도 실험 측정은 일종의 기술적인 도전이 되고 있는 상황임. 때문에 연구팀은 대부분 전형적인 박판(薄板) 이론 중의 굽힘 강도(D)와 탄성 계수(E), 두께(t3) 간의 관계를 이용하여 재료의 굽힘 강도를 예측하는 작업을 실행하였음. 해당 연구는 일반적으로 적용되는 적은 층수의 2차원 재료 굽힘 강도 측정의 미세 공 기포 실험 기술을 개발하는 것으로, 동시에 연구팀은 적은 층수의 그래핀(Graphene), 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride, hBN), 이황화몰리브덴(molybdenum disulfide, MoS2) 등 세 가지 재료의 굽힘 강도 직접 실험 측정을 실행하였음. 연구팀의 관련 연구 결과에 따르면, 2차원 재료의 층간은 절단, 이동 변형이 존재하여 재료 굽힘 강도가 전형적인 박판(薄板) D-E 이론 예측보다 많이 낮은 상황인 것으로 나타났음. 층간 반 데르 발스(van der Waals) 작용력 크기 및 2차원 재료 원자 구조 특징의 공동 영향을 받아 비록 세 가지 재료의 탄성 계수 E가 MoS2＜hBN＜Graphene을 나타냈지만 동일한 두께에서 굽힘 강도 D는 MoS2＞hBN＞Graphene를 나타낸 상황임. 연구 대상의 사이즈가 나노 척도로 감소됨에 따라 다층 2차원 재료의 굽힘 강도와 탄성 계수 간의 관계는 더 이상 전통적인 연속 매개체 역학 구조 관련 이론에 적용되지 않는 것을 확인함.

본 연구 성과는 ‘Physical Review Letters’ 지에 게재됨