应力调控方法技术

本发明专利技术涉及一种应力调控方法，包括：提供第一材料，所述第一材料的结构式为ABOxHy。其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1‑3，y的取值范围为0‑3。提供第二材料，所述第二材料与所述第一材料相互接触，并形成接触界面。通过对所述第一材料进行离子或原子插入或抽出，改变所述第一材料的晶格常数。通过所述接触界面实现对所述第二材料应力大小进行有效的调控。本发明专利技术提供的应力调控方法，能够对所述第二材料施加持久并且较大的应力。

Stress regulation method

The present invention relates to a stress regulation method, which comprises: providing a first material with a structural formula ABOxHy of the first material. Among them, A is one or more of alkaline earth metal elements and rare earth metal elements, B is one or more of transition metal elements, x value range is 1_3, y value range is 0_3. A second material is provided, the second material is in contact with the first material, and a contact interface is formed. The lattice constant of the first material is changed by ion or atom insertion or extraction of the first material. The stress level of the second material can be effectively controlled through the contact interface. The stress regulation method provided by the invention can exert persistent and large stress on the second material.

【技术实现步骤摘要】
应力调控方法
本专利技术涉及材料
，特别是涉及一种应力调控方法。
技术介绍
应力是物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力。应力调控即改变物体的应力大小，可以施加应力，也可以释放应力。在应力调控下物质的内部结构会发生变化，同时物质的一系列物理性质(例如电磁性质、输运性质、介电性质等)也会随之变化。传统的施加整体应力的方法是用金刚石对顶针通过压力传输介质给样品腔内的样品施加压力。采用金刚石对顶针的方法施加的应力可以达到百Gpa量级。传统的施加双轴应力的方法是用0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3(PMN-PT)作为衬底，在衬底PMN-PT上沉积薄膜材料。由于衬底PMN-PT在外加电场下会发生形变，从而给上方的薄膜提供双轴应力。PMN-PT在外加电场强度为10kV/cm时，面内方向应力可达0.63％左右。传统的施加单轴应力的方法是用ZnO2活塞对顶样品。采用ZnO2活塞对顶样品的方法可实现的应力达到百MPa量级。按照1Gpa近似可以等效1％应力，传统的施加单轴应力的方法可实现的应力调控不超过1％。由此可见，传统方案中单轴和双轴施加应力的方法均不能够施加较大的应力。此外，上述所有施加应力的方法一旦撤去，样品又会恢复到最初始没有应力的状态，应力态无法得到有效保持。
技术实现思路
基于此，有必要针对单轴和双轴施加应力的方法不能够施加较大的应力，以及所有传统的施加应力的方法一旦撤去不能使样品保持在应力态的缺陷，提供一种应力调控方法。一种应力调控方法，包括：S10，提供结构式为ABOxHy的第一材料，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3；S20，提供第二材料，使所述第一材料与所述第二材料接触并在所述第一材料和第二材料之间形成接触界面；S30，将粒子插入或抽出所述第一材料，改变所述第一材料的晶格常数，实现对所述第二材料的应力调控，所述粒子包括离子、原子中的一种或多种。在一个实施例中，所述离子包括氢离子、锂离子、钠离子、钾离子、铷离子、铍离子、镁离子、钙离子、锶离子、钡离子、氮离子、磷离子、氧离子、硫离子、硒离子和氟离子中的一种或多种；所述原子包括氢原子、锂原子、钠原子、钾原子、铷原子、铍原子、镁原子、钙原子、锶原子、钡原子、氮原子、磷原子、氧原子、硫原子、硒原子和氟原子中的一种或多种。在一个实施例中，所述第二材料包括金属单质、金属氧化物、合金中的一种或几种。在一个实施例中，所述第二材料包括纳米材料，所述纳米材料包括零维的团簇、人造原子、纳米微粒；一维的纳米线、纳米管、纳米棒、纳米纤维；二维的纳米带、超薄膜、多层膜。在一个实施例中，所述第二材料包括有机功能材料，所述有机功能材料包括具有力学功能的有机材料、具有化学功能的有机材料、具有物理化学功能的有机材料、具有生物化学功能的有机材料、具有电学功能的有机材料。在一个实施例中，所述S30包括：S301，提供离子液体，所述离子液体中包含氢离子和氧离子，将所述第一材料与所述第二材料设置于所述离子液体中；S303，给所述离子液体施加电场，从而使得所述离子液体中的氢离子或氧离子插入所述第一材料，或者使得氢离子或氧离子从所述第一材料中抽出。在一个实施例中，所述S303中，将所述离子液体处于高电势，所述第一材料处于低电势，使离子液体中的氢离子插入所述第一材料或氧离子从所述第一材料中抽出，使得所述第一材料的面外晶格常数增大，从而对所述第二材料施加拉伸应力，实现对所述第二材料的应力调控。在一个实施例中，所述S303中，将所述离子液体处于低电势，所述第一材料处于高电势，使离子液体中的氧离子插入所述第一材料或氢离子从所述第一材料中抽出，使得所述第一材料的面外晶格常数减小，从而对所述第二材料施加挤压应力，实现对所述第二材料的应力调控。在一个实施例中，所述S30包括：S302，提供金属催化剂和含氢反应气体；S304，加热升温至20摄氏度至200摄氏度，使所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢原子，所述氢原子扩散插入所述第一材料中以使所述第一材料的晶格常数发生变化。在一个实施例中，所述S30包括：S305，提供含氧反应气体；S307，将所述第一材料和所述第二材料加热升温至200摄氏度至400摄氏度，使所述的第一材料被含氧反应气体氧化，氧以氧原子的形式扩散插入所述第一材料中以使所述第一材料的晶格常数发生变化。本专利技术提供的应力调控方法，提供第一材料和第二材料。所述第一材料的结构式为ABOxHy。其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种。B为过渡族金属元素的一种或多种。x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3。使所述第一材料与所述第二材料接触。并在所述第一材料和第二材料之间形成接触界面。通过粒子的插入或抽出改变所述第一材料的晶格常数。通过所述第一材料晶格常数的改变实现对所述第二材料的应力调控。本专利技术提供的应力调控方法，所述第一材料通过所述接触界面能够对所述第二材料施加持久并且较大的应力。附图说明图1为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法的流程图；图2a为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法中对具有2-2型结构的第一材料和第二材料的结构示意图；图2b为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法中对具有0-0型结构的第一材料和第二材料的结构示意图；图2c为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法中对具有1-3型结构的第一材料和第二材料的结构示意图；图2d为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法中对具有0-3型结构的第一材料和第二材料的结构示意图；图3为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法中采用离子液体加电场的方法实现粒子的插入或抽出的工艺示意图；图4为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法中采用金属催化剂加氢的方法实现粒子的插入或抽出的工艺示意图；图5为本专利技术一个实施例提供的应力调控方法中采用臭氧退火的方法实现粒子的插入或抽出的工艺示意图；图6为本专利技术另一个实施例提供的第一材料在应力调控前后的X射线衍射图；图7为本专利技术另一个实施例提供的第一材料在应力调控前后的X射线衍射图的部分放大图；图8为本专利技术另一个实施例提供的第一材料在应力调控前后的X射线衍射图；图9为本专利技术另一个实施例提供的第一材料在应力调控前后的X射线衍射图的部分放大图；图10为本专利技术再一个实施例提供的第一材料和第二材料的表面形貌图；图11为本专利技术再一个实施例提供的第一材料和第二材料的X射线衍射图；图12为本专利技术再一个实施例提供的第一材料和第二材料应力调控过程中的原位X射线衍射图。附图标记说明：第一材料110第二材料120第三材料130基底140金属催化剂201离子液体202第一电极210第二电极220电源230具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术的应力调控方法进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术提供的一种应力调控方法，包括：S10，提供结构式为ABOxHy的第一材料110。其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种。B为过渡族金属元素的一种或多种。x的取值范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应力调控方法，其特征在于，包括：S10，提供结构式为ABOxHy的第一材料，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1‑3，y的取值范围为0‑3；S20，提供第二材料，使所述第一材料与所述第二材料接触并在所述第一材料和第二材料之间形成接触界面；S30，将粒子插入或抽出所述第一材料，改变所述第一材料的晶格常数，实现对所述第二材料的应力调控，所述粒子包括离子、原子中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种应力调控方法，其特征在于，包括：S10，提供结构式为ABOxHy的第一材料，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素的一种或多种，x的取值范围为1-3，y的取值范围为0-3；S20，提供第二材料，使所述第一材料与所述第二材料接触并在所述第一材料和第二材料之间形成接触界面；S30，将粒子插入或抽出所述第一材料，改变所述第一材料的晶格常数，实现对所述第二材料的应力调控，所述粒子包括离子、原子中的一种或多种。2.如权利要求1所述的应力调控方法，其特征在于，所述离子包括氢离子、锂离子、钠离子、钾离子、铷离子、铍离子、镁离子、钙离子、锶离子、钡离子、氮离子、磷离子、氧离子、硫离子、硒离子和氟离子中的一种或多种；所述原子包括氢原子、锂原子、钠原子、钾原子、铷原子、铍原子、镁原子、钙原子、锶原子、钡原子、氮原子、磷原子、氧原子、硫原子、硒原子和氟原子中的一种或多种。3.如权利要求1所述的应力调控方法，其特征在于，所述第二材料包括金属单质、金属氧化物、合金中的一种或几种。4.如权利要求1所述的应力调控方法，其特征在于，所述第二材料包括纳米材料，所述纳米材料包括零维的团簇、人造原子、纳米微粒；一维的纳米线、纳米管、纳米棒、纳米纤维；二维的纳米带、超薄膜、多层膜。5.如权利要求1所述的应力调控方法，其特征在于，所述第二材料包括有机功能材料，所述有机功能材料包括具有力学功能的有机材料、具有化学功能的有机材料、具有物理化学功能的有机材料、具有生物化学功能的有机材料、具有电学功能的有机材料。6.如权利要求1所述的应力调控方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：于浦，李卓璐，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11