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二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針及其制備方法以及應用

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:不限
  • 發布日期:2021-08-08
  • 技術成熟度:通過中試
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 技術(專利)類型 發明專利
  • 申請號/專利號 CN201810797392.7 
  • 技術(專利)名稱 二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針及其制備方法以及應用 
  • 項目單位 清華大學
  • 發明人 劉艷敏,馬天寶,宋愛生,雒建斌,崔文巖 
  • 行業類別 醫療器械-診斷設備
  • 技術成熟度 通過中試
  • 交易價格 ¥面議
  • 聯系人 陳開封
  • 發布時間 2021-08-08  
  • 01

    項目簡介

    本發明提供一種二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針,包括懸臂;從所述懸臂表面突出的錐臺狀針尖;以及包裹在所述錐臺狀針尖的頂面和至少部分側面的二維層狀材料片層。本發明還提供一種二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法和應用。
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  • 02

    說明書

    1.一種二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針,其特征在于,包括:懸臂;從所述懸臂表面突出的錐臺狀針尖;以及包裹在所述錐臺狀針尖的頂面和至少部分側面的二維層狀材料片層,所述二維層狀材料片層與所述錐臺狀針尖通過范德華力結合。2.根據權利要求1所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針,其特征在于,所述二維層狀材料片層為單晶結構。3.根據權利要求1所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針,其特征在于,所述二維層狀材料片層選自石墨片層、氮化硼片層、二硫化鉬片層、二硫化鉭片層和二硫化錸片層中的至少一種。4.根據權利要求1所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針,其特征在于,所述錐臺狀針尖的所述頂面為斷裂面、刻蝕面或摩擦面。5.根據權利要求1所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針,其特征在于,所述錐臺狀針尖的材料為單晶硅。6.根據權利要求1所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針,其特征在于,所述二維層狀材料片層來自層狀材料,是從所述層狀材料的解理面剝離的一層或多層重疊的原子層。7.一種根據權利要求1至6中任一項所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的應用,其特征在于,用于獲得與所述二維層狀材料片層同質材料或異質材料的層間摩擦特性。8.根據權利要求7所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的應用,其特征在于,包括將所述二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針與所述同質材料或異質材料相對摩擦,構建單晶對摩摩擦體系,獲得所述二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針在不同載荷下與所述同質材料或異質材料之間的摩擦力,通過所述摩擦力隨載荷變化曲線的斜率獲得所述摩擦系數。9.根據權利要求7所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的應用,其特征在于,包括使用所述二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針獲得單晶石墨片層與單晶氮化硼之間的摩擦力與摩擦副的相對轉角的關系,所述單晶石墨片層與所述單晶氮化硼異質結構之間的摩擦力不隨摩擦副的相對轉角變化而變化。10.根據權利要求7所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的應用,其特征在于,包括使用所述二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針獲得二硫化錸片層與同質材料之間原子級分辨率層間側向力圖像。11.一種二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,包括:提供表面為解理面的層狀材料,所述解理面的局部具有二維層狀材料片層,使所述解理面呈臺階狀;提供從懸臂表面突出的錐臺狀針尖,所述二維層狀材料片層的面積大于所述錐臺狀針尖的頂面;使所述錐臺狀針尖的所述頂面與被加熱的所述二維層狀材料片層接觸,并通過所述錐臺狀針尖對所述二維層狀材料片層施加載荷;以及在施加所述載荷的條件下使所述錐臺狀針尖在所述二維層狀材料片層表面來回往復摩擦,從而使所述二維層狀材料片層在熱輔助下從所述層狀材料中剝離,并包裹所述錐臺狀針尖。12.根據權利要求11所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述提供從懸臂表面突出的錐臺狀針尖的步驟包括:提供從所述懸臂表面突出的錐狀針尖;以及去除所述錐狀針尖的尖端從而得到所述頂面為新鮮表面的所述錐臺狀針尖。13.根據權利要求12所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述去除所述錐狀針尖的尖端的步驟包括:提供硬質基底,所述硬質基底具有第一表面,在所述硬質基底遠離所述第一表面的一側設置有可膨脹材料;將所述錐狀針尖正對所述第一表面并間隔預定距離設置;在熱輔助條件下使所述可膨脹材料受熱膨脹,從而使所述硬質基底與所述錐狀針尖相撞,使所述錐狀針尖的尖端斷裂,從而得到所述頂面為新鮮斷裂面的所述錐臺狀針尖。14.根據權利要求13所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述硬質基底為所述層狀材料,所述第一表面為所述解理面。15.根據權利要求13所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述預定距離為幾微米至十幾微米。16.根據權利要求13所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述加熱溫度為150℃至200℃。17.根據權利要求12所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述去除所述錐狀針尖的尖端的步驟包括:刻蝕去除所述錐狀針尖的尖端,得到所述頂面為新鮮刻蝕面的所述錐臺狀針尖;或者機械摩擦去除所述錐狀針尖的尖端,得到所述頂面為新鮮摩擦面的所述錐臺狀針尖。18.根據權利要求11所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述施加載荷的大小為500nN至800nN。19.根據權利要求11所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述回往復摩擦的幅度對應于所述二維層狀材料片層的尺寸。20.根據權利要求11所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述錐臺狀針尖的頂面具有懸掛鍵。21.根據權利要求11所述的二維層狀材料包裹原子力顯微鏡探針的制備方法,其特征在于,所述錐臺狀針尖的材料為單晶硅,所述頂面為單晶硅表面。
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