İris Lai, Jess Fung, Edmond Siu, Honq Konq Politexnik Universiteti

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləri_{Bükülmüş ikiqatlı MoS 2-} nin qırılma prosesinin yerində STEM müşahidəsi . Kredit: Təbiət Materialları (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02193-y

Mühəndislik materiallarının mexaniki gücü və möhkəmliyi çox vaxt bir-birini istisna edir və materialın dizaynı və seçimi üçün çətinliklər yaradır. Bunu həll etmək üçün Honq-Konq Politexnik Universitetinin (PolyU) tədqiqat qrupu innovativ strategiya aşkar etdi: sadəcə olaraq 2D materialların təbəqələrini bükməklə, materialın gücündən ödün vermədən möhkəmliyi artıra bilər.

Bu sıçrayış güclü və sərt yeni 2D materialların dizaynını asanlaşdırır, onların fotonik və elektron cihazlarda daha geniş tətbiqlərini təşviq edir . Tapıntılar Nature Materials jurnalında dərc olunub .

2D materiallar tez-tez müstəsna güc nümayiş etdirsələr də, olduqca kövrəkdirlər. Materiallardakı qırıqlar da adətən geri dönməzdir. Bu atributlar yüksək güclü cihazlar, çevik elektronika və geyilə bilən cihazlar kimi təkrar deformasiya tələb edən cihazlarda 2D materialların istifadəsini məhdudlaşdırır.

Boş yerlər və taxıl sərhədləri kimi qüsurları təqdim etməklə möhkəmliyin yaxşılaşdırılması səyləri tez-tez daxili elektrik xüsusiyyətlərini pisləşdirir və mexaniki dayanıqlıq və elektron performans arasında uyğunlaşmaya səbəb olur. Buna görə də, mühəndislik tətbiqləri üçün toplu materialların həm möhkəmliyini, həm də möhkəmliyini artırmaq əhəmiyyətli bir problem olaraq qalır.

Bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün PolyU-nun Tətbiqi Fizika Departamentinin professoru, professor Jiong Zhao-nun rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu, ikiölçülü materiallarda möhkəmlik və möhkəmlik arasındakı ziddiyyəti aradan qaldıraraq, bükülmüş ikiqatlı strukturların ardıcıl qırılma hadisələrini təmin edən yeni burulma mühəndisliyi yanaşmasına öncülük etdi. Tapıntı nanoindentasiya və nəzəri analizlə dəstəkləndi.

Tipik keçid metal dikalkogenidləri (TMDs) unikal elektron, optik və mexaniki xassələri ilə tanınan 2D materialların sinfidir. Bu xüsusiyyətlər onların elektronika və optoelektronika, enerjinin saxlanması və çevrilməsi, sensorlar və biotibbi cihazlar, kvant texnologiyaları, mexanika və tribologiyada müxtəlif tətbiqlərinə imkan verir . Molibden disulfidi (MoS₂) və volfram disulfidi (WS₂) kimi TMD-lərə diqqət yetirərək , komanda bükülmüş ikiqatlılarda yeni qırılma mexanizmini kəşf etdi.Oyna

00:00

00:06SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaAtomik miqyaslı in situ STEM, çatların yayılması zamanı GB-nin formalaşması və parçalanması prosesi üçün nəticələr verir. Kredit: Təbiət Materialları (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02193-y

In situ ötürücü elektron mikroskopiyasından istifadə edən komanda, bükülmüş ikiqatlı strukturlarda çatlar yayıldığı zaman yuxarı və aşağı təbəqələr arasında şəbəkə oriyentasiyasının uyğunsuzluğu bir-birinə bağlanan çat yollarının əmələ gəlməsinə səbəb olduğunu müəyyən etdi.

İlkin qırılmadan sonra hər iki təbəqədəki çatların kənarları təbəqələrarası öz-özünə yığılma yolu ilə kortəbii olaraq sabit taxıl sərhədi strukturları əmələ gətirir. Bu fərqli “çatların özünü sağalması” mexanizmi sonrakı sınıq uclarını gərginlik konsentrasiyasından qoruyur və çatların daha da yayılmasının qarşısını effektiv şəkildə alır. Qeyd edək ki, bu proses adi qırılmadan daha çox enerji sərf edir və möhkəmliyin artırılması dərəcəsi burulma və burulma bucağını tənzimləməklə tənzimlənə bilər.

Professor Jiong Zhao dedi: “Adi qırılma mexanikası nəzəriyyəsinin çərçivəsini sındırmaqla, bu iş 2D materiallarda avtonom zədələnmənin qarşısının alınmasının ilk nümayişini təqdim edir, inteqrasiya olunmuş yeni güclü və sərt 2D materialların layihələndirilməsi üçün təməlqoyma strategiyasını yaradır. Bu tədqiqat həmçinin mexaniki dizaynın mexaniki performansla bağlı tətbiqini genişləndirir: gələcək elektron və fotonik cihazların inkişafı üçün imkanlar.

“Burulmuş 2D materialların istehsal üsulları yetişməyə davam etdikcə, üstün mexaniki xüsusiyyətləri ekzotik elektrik xüsusiyyətləri ilə birləşdirən yeni nəsil ağıllı materiallar çevik elektronika, enerjinin çevrilməsi, kvant texnologiyası və hissetmə sahələrində texnoloji yeniliklər üçün böyük vədlər verir.”

Daha çox məlumat: Xiaodong Zheng et al, İki ölçülü keçid metal dikalkogenidlərində bükülmə ilə daxili sərtləşdirmə, Təbiət Materialları (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02193-y

Jurnal məlumatı: Təbiət Materialları 

Honq Konq Politexnik Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir