本发明专利技术公开了一种用于大尺度衬底二维层状材料的单轴应变施力装置，该装置包括转接板、支撑装置、两个位移件以及两个限位件；其中，转接板的中部设置有通孔；支撑装置固定安装于转接板的底面，并在通孔的下方形成透射装置的容置空间；两个位移件相对设置于转接板的顶部；每个限位件均设置有用于对衬底一端部进行限位的限位结构；两个限位件之间形成衬底的限位空间。该装置可以实现对具有大尺度衬底的二维层状材料的透射式研究。二维层状材料的透射式研究。二维层状材料的透射式研究。
【技术实现步骤摘要】
一种用于大尺度衬底二维层状材料的单轴应变施力装置
[0001]本专利技术涉及二维层状纳米材料
，具体涉及一种用于大尺度衬底二维层状材料的单轴应变施力装置。
技术介绍
[0002]二维层状纳米材料，常见的为石墨烯、二维过渡金属硫化物等层间通过范德华力连接的材料。这类材料因其在光学、电学、热学、力学等方面的独特性质而受到广泛关注。二硒化钨(WSe2)便是二维过渡金属硫化物中的一个重要代表，体相WSe2通常为黑色或灰色的层状固体，是一种良好的润滑剂添加剂，当WSe2材料从体相变为单层时，其能带结构将由间接带隙转变为直接带隙。二维层状纳米材料具有十分广泛的应用前景，可以运用于诸多领域。对二维层状材料施加单轴应变通常能够改变其物理性质，因而研究这类材料在单轴应变下的性质变化，对其物化性质的理解和应用领域的延伸拓展具有非常重要的意义。
[0003]对二维层状材料施加单轴应变的研究需要使用单轴应变施力装置，单轴应变施力装置指对通过机械剥离法、化学气相沉积法等方法制备得到的石墨烯、过渡金属硫化物等二维层状纳米材料样品施加某一特定方向应变的装置。一般来说，通过使衬底发生机械弯曲产生形变从而通过衬底将单轴应变传递给样品。在单轴应变的作用下，二维层状材料的物理性质会有所变化，通常表现为晶格常数的改变导致相应的振动模式和能带结构的变化，进而通过光致发光光谱和拉曼光谱等表征手段，可以直观且准确反映样品物理性质随单轴应变的变化。
[0004]然而，目前作为传递应变的衬底材料通常尺度为数十毫米，传统的样品台无法放置如此大尺度的衬底并施加应变；而且，传统的三轴或四轴式施加应变的装置只能对样品进行反射式测量，而衬底又通常为PC、PET、PETG等透明衬底，这导致反射光强变弱，不利于后续对样品进行光谱分析。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于大尺度衬底二维层状材料的单轴应变施力装置，该单轴应变施力装置不仅能够对大尺度衬底的二维层状材料施加特定方向的力，而且能够便于对衬底进行透射式测量，提高了大尺度衬底二维层状材料的单轴应变研究的便利性。
[0006]本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]一种用于大尺度衬底二维层状材料的单轴应变施力装置，包括转接板、支撑装置、两个位移件以及两个限位件；
[0008]所述转接板的中部设置有通孔；
[0009]所述支撑装置固定安装于所述转接板的底面，并在所述通孔的下方形成透射装置容置空间；
[0010]两个所述位移件相对设置于所述转接板的顶面，并位于所述通孔的两侧；
[0011]每个位移件均包括移动部、固定部以及驱动部，所述固定部固定安装于所述转接板，所述移动部能够沿两个所述位移件的排列方向滑动地安装于所述固定部的顶部；
[0012]每个所述移动部均固定安装有一个所述限位件；两个所述限位件相对设置；每个所述限位件均设置有用于对衬底一端部进行限位的限位结构；
[0013]两个所述限位件之间形成所述衬底的限位空间；
[0014]所述驱动部固定安装于所述固定部，并与所述移动部连接，用于驱动所述移动部相对所述固定部滑动。
[0015]进一步地，所述限位件为平板；
[0016]所述板件水平固定安装于所述移动部的顶面。
[0017]进一步地，所述限位结构为长槽。
[0018]进一步地，所述长槽的截面为“∠”形。
[0019]进一步地，所述长槽设置于所述板件相对的侧面的同一水平高度，使所述“∠”形槽相对。
[0020]进一步地，所述移动部为滑块；
[0021]所述固定部为导轨。
[0022]进一步地，所述固定部为底板；
[0023]所述移动部为顶板；
[0024]所述驱动部为带有刻度的测微丝杆；
[0025]所述测微丝杆固定安装于所述顶板的一个侧面，转动所述测微丝杆能驱动所述顶板相对所述底板滑动，并通过刻度记录滑动距离。
[0026]进一步地，该装置还包括摄像设备；
[0027]所述摄像设备固定安装于所述转接板，用于拍摄实验过程中的图像，并传输至与其信号连接的计算机。
[0028]进一步地，装置还包括光谱设备；
[0029]所述光谱设备用于对衬底上的二维层状材料进行光致发光光谱和拉曼光谱分析，以研究二维层状材料单轴应变下的性质。
[0030]进一步地，所述通孔为圆孔；
[0031]所述支撑装置为沿竖直方向设置且固定连接于所述转接板四角的支撑杆。
[0032]有益效果：
[0033](1)本专利技术的单轴应变施力装置通过在转接板上设置两个可相对移动的位移件，并且这两个位移件上安装有能对二维层状材料所在衬底进行限位的限位件，从而可以将大尺度的衬底放置于可移动的位移件之间，并能通过位移件的移动对衬底施加特定方向的力；而且，位移件固定安装在转接上的位置可以根据衬底的尺寸灵活设置，使得该施力装置能在较大的衬底尺寸范围都能适用；另外，本专利技术的单轴应变施力装置在转接板的中部设置通孔，并在转接板的底面固定安装支撑装置，可以在通孔的下方形成透射装置容置空间，如此，在将转接板通过支撑装置与光学平台、高度可调支座或二维平移台等设备连接后，能够在通孔的下方引入物镜、透镜与光阑等相关元件组成的透射装置，从而实现对样品的透射式测量。该装置的组成零件数量少，结构紧凑，操作简单，使具有大尺度衬底的二维层状材料在单轴应变下的研究变得便利。
[0034](2)本专利技术的单轴应变施力装置把对衬底进行限位的结构设置在限位件的侧面，能稳定地将衬底限制在两个位移件之间，使得对衬底施加力的时候，衬底不容易弹出，提高了装置的安全型与可靠性。
[0035](3)本专利技术的单轴应变施力装置将限位结构设置为长槽，使得放置衬底时只需将衬底从长槽的一端插入即可，操作十分便利；而且，将长槽设置为相对的“∠”形后，衬底在发生弯曲时，衬底的两端仍然可以发生转动，使得衬底弯曲后形状更加接近圆弧，提高了后续对衬底进行单轴应变计算的精度。
[0036](4)本专利技术的单轴应变施力装置中位移件中的移动部可以为导轨，对应的固定部可以为滑块，导轨与滑块的来源广泛，且能容易地控制滑块相对导轨的移动；而且，位移件也可以是带有底板、顶板以及测微丝杆的位移台，通过测微丝杆可以精确地计量顶板移动的距离，进一步提高了后续对衬底进行单轴应变计算的精度。
[0037](5)本专利技术的单轴应变施力装置设置有摄像设备以及光谱设备，使衬底弯曲后，可以通过摄像设备进行拍照，并将照片传输至计算机进行后续处理；而且能对二维层状纳米材料在单轴应变下快速进行光致发光光谱和拉曼光谱等方式的研究，提高了装置的集成化和信息化程度。
附图说明
[0038]图1为本专利技术的用于大尺度衬底二维层状材料的单轴应变施力装置的示意图；
[0039]图2为某双层WSe2材料在使用图1中装置后测出的不同大小单轴应变下的光致发光光谱变化的示意图；
[0040]图3为使用图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于大尺度衬底二维层状材料的单轴应变施力装置，其特征在于，包括转接板、支撑装置、两个位移件以及两个限位件；所述转接板的中部设置有通孔；所述支撑装置固定安装于所述转接板的底面，并在所述通孔的下方形成透射装置的容置空间；两个所述位移件相对设置于所述转接板的顶面，并位于所述通孔的两侧；每个位移件均包括移动部、固定部以及驱动部，所述固定部固定安装于所述转接板，所述移动部能够沿两个所述位移件的排列方向滑动地安装于所述固定部的顶部；每个所述移动部均固定安装有一个所述限位件；两个所述限位件相对设置；每个所述限位件均设置有用于对衬底一端部进行限位的限位结构；两个所述限位件之间形成所述衬底的限位空间；所述驱动部固定安装于所述固定部，并与所述移动部连接，用于驱动所述移动部相对所述固定部滑动。2.如权利要求1所述的施力装置，其特征在于，所述限位件为平板；所述平板水平固定安装于所述移动部的顶面。3.如权利要求2所述的施力装置，其特征在于，所述限位结构为长槽。4.如权利要求3所述的施力装置，其特征在于，所述长槽的截面为“∠”形。5.如权利要求4所述的施力装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊磊，范晓跃，王刚，姚裕贵，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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