本发明专利技术提供的一种测试低维材料不同方向应变的装置及方法，将低维材料转移到装置的柔性衬底上，再将柔性衬底固定在支撑板上，通过测试装置中心的旋转支撑件对衬底和材料施加单轴应变，然后通过旋转衬底的角度，改变应变方向，可以实现对低维材料不同方向应变测试。同时本发明专利技术的测试装置可以和激光共聚焦显微拉曼光谱仪结合使用，可以实时对材料的拉曼和光致发光光谱进行测试。光致发光光谱进行测试。光致发光光谱进行测试。
【技术实现步骤摘要】
一种测试低维材料不同方向应变的装置及方法
[0001]本专利技术属于测试
，具体涉及一种测试低维材料不同方向应变的装置及方法。
技术介绍
[0002]自2004年单层石墨烯被成功剥离后，石墨烯的高电子迁移率，较高的热导率等性质使其在光电领域具有很大的发展空间和潜力，以石墨烯为主的低维材料已成为材料，物理，化学等研究领域的研究热点。
[0003]薄的低维材料除了具有良好的光电特性之外，还有很好的韧性，以及各向异性。目前已有研究超薄黑磷在单轴应变下各向异性拉曼响应，采用两点弯曲法，在特定方向上提供的单轴应变，此测试方法使用的装置较复杂，且无法改变方向。另一种利用夹具测试低维材料的应变性能，过程是：先将材料转移在PI(聚酰亚胺)衬底上，再将PI衬底装在夹具上，通过缩小夹具的距离施加应变，此装置在加载应变的时，确定了施加方向时，便不可改变。还有一种方法是把WSe2转移在不同热膨胀系数的衬底上，观察到当材料受到0.2％至1％范围的应变，材料的带隙改变。该方法利用不同材料的热膨胀系数不同，对衬底加热从而对材料施加应变，此方法对衬底的类型规格要求比较高，应变大小的计算也比较麻烦。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一一种测试低维材料不同方向应变的装置及方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供的一种测试低维材料不同方向应变的装置包括：柔性衬底1、支撑板2、可拆卸固定件3以及旋转支撑件4；
[0006]支撑板2中心位置设置有通孔，柔性衬底1外围一圈设置有通孔，柔性衬底1放置在支撑板上，在支撑板2的中心位置两侧设置有对称的通孔，该通孔与柔性衬底外围的对应的两个通孔重合，可拆卸固定件通过支撑板上对称的通孔将柔性衬底固定在支撑板上，旋转支撑件从支撑板2的背面穿过中心位置的通孔支撑柔性衬底1，以对柔性衬底上的低维材料施加应变。
[0007]可选的，可拆卸固定件包括螺丝及与螺丝配合的螺母，螺钉，旋转支撑件包括旋转螺丝、手动线性Z轴方向定位器。
[0008]其中，支撑板包括：亚克力支撑板。
[0009]其中，柔性衬底1为圆形。
[0010]第二方面，本专利技术提供的一种测试低维材料不同方向应变的方法，使用第一方面的测试低维材料不同方向应变的装置，测试方法包括：
[0011]获得低维材料；
[0012]将低维材料转移到聚二甲基硅氧烷PDMS载体上；
[0013]将携带有低维材料的PDMS载体放置在柔性衬底上，以使携带有低维材料PDMS载体
的中心与柔性衬底中心重合；
[0014]将柔性衬底转动不同的角度，并固定在支撑板上以改变低维材料施加应变的方向；
[0015]在不同的转动角度下，旋转从支撑板的背面穿过中心位置通孔的旋转支撑件至不同程度，以使柔性衬底发生应变带动低维材料发生应变；
[0016]在各个旋转角度以及旋转支撑件的不同程度下，对低维材料进行Raman和PL测试；
[0017]根据在各个转动角度以及不同程度的旋转角度下，低维材料的应变状态，计算低维材料所受的应变。
[0018]可选的，将携带有低维材料的PDMS载体放置在柔性衬底上包括：
[0019]使用载玻片，将携带有低维材料的PDMS载体放置在柔性衬底。
[0020]可选的，根据在各个旋转角度下低维材料的应变状态，计算低维材料所受的应变包括：
[0021]根据在各个旋转角度下低维材料所受的应变，使用应变计算公式，计算低维材料的应变；
[0022]应变计算公式为：
[0023][0024]其中，τ为柔性衬底厚度；h为柔性衬底被顶起高度；R为被顶起柔性衬底的曲率半径。
[0025]可选的，通过如下步骤得到柔性衬底被顶起高度：
[0026]使用显微镜观察支撑板找到带有低维材料的柔性衬底，记录显微镜的焦螺旋的刻度x0；
[0027]依次旋转支撑件n圈，每旋转一圈使用显微镜在支撑板上查找低维材料，并记录显微镜的焦螺旋的刻度x
n
；
[0028]计算每旋转1圈支撑件，焦螺旋变化的平均刻度；
[0029]基于平均刻度，确定旋转1圈低维材料变化的平均高度；
[0030]基于旋转1圈的低维材料变化的平均高度，计算旋转n圈的低维材料被顶起高度。
[0031]可选的，通过如下步骤得到柔性衬底被顶起高度：
[0032]当旋转支撑件为旋转螺丝时，将旋转螺丝的螺距与旋转圈数的乘积确定为柔性衬底被顶起高度。
[0033]可选的，通过如下步骤得到柔性衬底被顶起高度：
[0034]当旋转支撑件为手动线性Z轴方向定位器时，将手动线性Z轴方向定位器在垂直方向上的位移确定为柔性衬底被顶起高度。
[0035]本专利技术提供的一种测试低维材料不同方向应变的装置及方法，将低维材料转移到测试装置的柔性衬底上，再将柔性衬底固定在支撑板上，通过测试装置中心的旋转支撑件对衬底和材料施加单轴应变，然后通过旋转衬底的角度，改变应变方向，可以实现对低维材料不同方向应变测试。同时本专利技术的测试装置可以和激光共聚焦显微拉曼光谱仪结合使用，可以实时对材料的拉曼和光致发光光谱进行测试。
[0036]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0037]图1a是本专利技术提供一种测试低维材料不同方向应变的装置的立体示意图；
[0038]图1b是本专利技术提供的通过旋转固定件测试低维材料不同方向应变的装置的固定示意图；
[0039]图2a是本专利技术提供的一种测试低维材料不同方向应变的装置的俯视示意图；
[0040]图2b是本专利技术提供的柔性衬底的示意图；
[0041]图3是本专利技术提供的一种测试低维材料不同方向应变的方法的流程示意图；
[0042]图4是本专利技术提供的低维材料黑磷的结构图；
[0043]图5a是本专利技术提供的通过手动线性Z轴定位器支撑件测试低维材料不同方向应变的装置的固定示意图；
[0044]图5b是本专利技术提供的测试低维材料的过程示意图；
[0045]图6是激光共聚焦显微拉曼光谱仪与观测仪器上低维材料的展示图；
[0046]图7是低维材料的PL图谱偏移以及PL图谱中激子峰随应变的变化趋势图；
[0047]图8是低维材料应变方向的变化示意图；
[0048]图9是低维材料的测试出的性能展示图。
具体实施方式
[0049]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0050]如图1a以及1b所示，本专利技术提供的一种测试低维材料不同方向应变的装置包括：柔性衬底1、支撑板2、可拆卸固定件3以及旋转支撑件4；
[0051]支撑板2中心位置设置有通孔，柔性衬底1外围一圈设置有通孔，柔性衬底1放置在支撑板上，在支撑板2的中心位置两侧设置有对称的通孔，该通孔与柔性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种测试低维材料不同方向应变的装置，其特征在于，包括：柔性衬底(1)、支撑板(2)、可拆卸固定件(3)以及旋转支撑件(4)；所述支撑板(2)中心位置设置有通孔，所述柔性衬底(1)外围一圈设置有通孔，所述柔性衬底(1)放置在支撑板上，在支撑板(2)的中心位置两侧设置有对称的通孔，该通孔与柔性衬底外围的对应的两个通孔重合，可拆卸固定件通过支撑板上对称的通孔将柔性衬底固定在支撑板上，旋转支撑件从支撑板(2)的背面穿过中心位置的通孔支撑所述柔性衬底(1)，以对所述柔性衬底上的低维材料施加应变。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可拆卸固定件包括螺丝及与螺丝配合的螺母，螺钉，所述旋转支撑件包括旋转螺丝、手动线性Z轴方向定位器。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑板包括：亚克力支撑板。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性衬底(1)为圆形。5.一种测试低维材料不同方向应变的方法，其特征在于，使用权利要求1所述的测试低维材料不同方向应变的装置，所述测试方法包括：获得低维材料；将低维材料转移到聚二甲基硅氧烷PDMS载体上；将携带有低维材料的PDMS载体放置在柔性衬底上，以使携带有低维材料PDMS载体的中心与柔性衬底中心重合；将所述柔性衬底转动不同的角度，并固定在支撑板上以改变低维材料施加应变的方向；在不同的转动角度下，旋转从支撑板的背面穿过中心位置通孔的旋转支撑件至不同程度，以使柔性衬底发生应变带动所述低维材料发生应变；在各个旋转角度以及旋转支撑件的不同程度下，对低维材料进行Raman和PL测试；根据在各个转动角度以及不同程度的旋转角...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢涌，刘晨阳，牟云琪，白艳，王浩林，胡文帅，马晓华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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