Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hình thái và hành vi cơ học do điện thế gây ra của cấu trúc nano xốp kim loại
Tóm tắt
Việc hiểu biết về các hành vi cơ học chịu ảnh hưởng của điện thế và các tiếp xúc mài mòn là rất quan trọng để xác thực độ bền và độ tin cậy của các ứng dụng dựa trên các cấu trúc nano xốp kim loại trong các kích thích điện. Trong nghiên cứu này, các cấu trúc nano xốp kim loại dựa trên niken đã được khảo sát để xác định các tính chất cơ học và các khu vực tiếp xúc phụ thuộc vào hình thái trong quá trình ứng dụng điện thế bằng cách sử dụng thiết bị nanoindentation. Chúng tôi đã quan sát rằng các mô-đun lún của các cấu trúc nano xốp kim loại dựa trên niken đã bị ảnh hưởng bởi kích thước lỗ và ứng dụng điện thế. Ngoài ra, các khía cạnh cấu trúc của bề mặt hình thái của các cấu trúc nano xốp dựa trên niken có ảnh hưởng quan trọng đến việc xác định khu vực tiếp xúc. Chúng tôi đề xuất rằng mối quan hệ giữa điện thế và các hành vi cơ học của các cấu trúc nano xốp kim loại có thể là rất quan trọng cho việc xây dựng các thiết bị chức năng cơ học bền vững, mà chịu ảnh hưởng bởi điện thế. Các đặc điểm hình thái của các cấu trúc nano xốp kim loại có thể là các yếu tố quyết định có tính thay thế cho việc điều chỉnh hiệu suất mài mòn thông qua việc điều tiết khu vực tiếp xúc.
Từ khóa
#cấu trúc nano xốp kim loại #hành vi cơ học #điện thế #tiếp xúc mài mòn #diện tích tiếp xúcTài liệu tham khảo
Linic S, Christopher P, Ingram D B. Plasmonic-metal nano-structures for efficient conversion of solar to chemical energy. Nat Mater10(12): 911–921 (2003)
Pilo-Pais M, Watson A, Demers S, LaBean T H, Finkelstein G. Surface-enhanced Raman scattering plasmonic enhancement using DNA origami-based complex metallic nanostructures. Nano Lett14(4): 2099–2104 (2014)
Chirumamilla M, Toma A, Gopalakrishnan A, Das G, Zaccaria R P, Krahne R, Rondanina E, Leoncini M, Liberale C, De Angelis F. 3D nanostar dimers with a sub-10-nm gap for single-/few-molecule surface-enhanced Raman scattering. Adv Mater26(15): 2353–2358 (2014)
Zhang S M, Zhang P P, Wang Y, Ma Y Y, Zhong J, Sun X H. Facile fabrication of a well-ordered porous Cu-doped SnO2 thin film for H2S sensing. ACS Appl Mater Interfaces6(17): 14975–14980 (2014)
Variola F, Vetrone F, Richert L, Jedrzejowski P, Yi J H, Zalzal S, Clair S, Sarkissian A, Perepichka D F, Wuest J D, et al. Improving biocompatibility of implantable metals by nanoscale modification of surfaces: An overview of strategies, fabrication methods, and challenges. Small5(9): 996–1006 (2009)
Seung W, Gupta M K, Lee K Y, Shin K S, Lee J H, Kim T Y, Kim S, Lin J J, Kim J H, Kim S W. Nanopatterned textile-based wearable triboelectric nanogenerator. ACS Nano9(4): 3501–3509 (2015)
Park S J, Seol M L, Kim D, Jeon S B, Choi Y K. Triboelectric nanogenerator with nanostructured metal surface using water-assisted oxidation. Nano Energy21: 258–264 (2016)
Park C, Song G, Cho S M, Chung J, Lee Y, Kim E H, Kim M, Lee S, Huh J, Park C. Supramolecular-assembled Nanoporous film with switchable metal salts for a triboelectric Nanogenerator. Adv Funct Mater27(27): 1701367 (2017)
Zeng W, Shu L, Li Q, Chen S, Wang F, Tao X M. Fiber-based wearable electronics: A review of materials, fabrication, devices, and applications. Adv Mater26(31): 5310–5336 (2014)
Kim S, Zhou Y, Cirillo J D, Polycarpou A A, Liang H. Bacteria repelling on highly-ordered alumina-nanopore structures. J Appl Phys117(15): 155302 (2015)
Kim S, Polycarpou A A, Liang H. Enhanced-ion transfer via metallic-nanopore electrodes. J Electrochem Soc161(10): A1475–A1479 (2014)
Zhu C Z, Du D, Eychmuller A, Lin Y H. Engineering ordered and nonordered porous noble metal nanostructures: synthesis, assembly, and their applications in electrochemistry. Chem Rev115(16): 8896–8943 (2015)
Dong S M, Chen X, Gu L, Zhou X H, Xu H X, Wang H B, Liu Z H, Han P X, Yao J H, Wang L, et al. Facile preparation of mesoporous titanium nitride microspheres for electrochemical energy storage. ACS Appl Mater Interfaces3(1): 93–98 (2011)
Gao S Y, Jia X X, Yang J M, Wei X J. Hierarchically micro/nanostructured porous metallic copper: Convenient growth and superhydrophilic and catalytic performance. J Mater Chem22(40): 21733–21739 (2012)
Kim S, Polycarpou A A, Liang H. Electrical-potential induced surface wettability of porous metallic nanostructures. Appl Surf Sci351: 460–465 (2015)
Zheng J Y, Lv Y H, Xu S S, Han X, Zhang S T, Hao J Y, Liu W M. Nanostructured TiN-based thin films by a novel and facile synthetic route. Mater Des113: 142–148 (2017)
Xu Y, Zhang B. Recent advances in porous Pt-based nano-structures: Synthesis and electrochemical applications. Chem Soc Rev43(8): 2439–2450 (2014)
Velev O D, Tessier P M, Lenhoff A M, Kaler E W. Materials: A class of porous metallic nanostructures. Nature401(6753): 548 (1999)
Lee W, Park S J. Porous anodic aluminum oxide: anodization and templated synthesis of functional nanostructures. Chem Rev114(15): 7487–7556 (2014)
Kim S, Polycarpou A A, Liang H. Active control of surface forces via nanopore structures. APL Mater1(3): 032118 (2013)
Zhu C, Wen D, Oschatz M, Holzschuh M, Liu W, Herrmann A K, Simon F, Kaskel S, Eychmüller A. Kinetically controlled synthesis of PdNi bimetallic porous nanostructures with enhanced electrocatalytic activity. Small11(12): 1430–1434 (2015)
Sk M, Yue C Y, Ghosh K, Jena R K. Review on advances in porous nanostructured nickel oxides and their composite electrodes for high-performance supercapacitors. J Power Sources308: 121–140 (2016)
Duan J J, Chen S, Zhao C. Strained nickel phosphide nanosheet array. ACS Appl Mater Interfaces10(36): 30029–30034 (2018)
Niu X H, Lan M B, Zhao H L, Chen C. Highly sensitive and selective nonenzymatic detection of glucose using three-dimensional porous nickel nanostructures. Anal Chem85(7): 3561–3569 (2013)
Zhang L, Jin L, Zhang B B, Deng W L, Pan H, Tang J F, Zhu M H, Yang W Q. Multifunctional triboelectric nano-generator based on porous micro-nickel foam to harvest mechanical energy. Nano Energy16: 516–523 (2015)
Yue Y, Juarez-Robles D, Chen Y, Ma L, Kuo W C H, Mukherjee P, Liang H. Hierarchical structured Cu/Ni/TiO2 nanocomposites as electrodes for lithium-ion batteries. ACS Appl Mater Interfaces9(34): 28695–28703 (2017)
Klimov N N, Jung S, Zhu S Z, Li T, Wright C A, Solares S D, Newell D B, Zhitenev N B, Stroscio J A. Electromechanical properties of graphene drumheads. Science336(6088): 1557–1561 (2012)
Chien T, Liu J, Yost A J, Chakhalian J, Freeland J W, Guisinger N P. Built-in electric field induced mechanical property change at the lanthanum nickelate/Nb-doped strontium titanate interfaces. Sci Rep6: 19017 (2016)
Kim M S, Vinh N T, Yu H H, Hong S T, Lee H W, Kim M J, Han H N, Roth J T. Effect of electric current density on the mechanical property of advanced high strength steels under quasi-static tensile loads. Int J Prec Eng Manuf15(6): 1207–1213 (2014)
Masuda H, Fukuda K. Ordered metal nanohole arrays made by a two-step replication of honeycomb structures of anodic alumina. Science268(5216): 1466–1468 (1995)
Kim S, Lee S, Choi D, Lee K, Park H, Hwang W. Fabrication of metal nanohoneycomb structures and their tribological behavior. Adv Compos Mater17(2): 101–110 (2008)
Yu N, Polycarpou A A, Conry T F. Tip-radius effect in finite element modeling of sub-50 nm shallow nanoindentation. Thin Solid Films450(2): 295–303 (2004)
Tayebi N, Polycarpou A A, Conry T F. Effects of substrate on determination of hardness of thin films by nanoscratch and nanoindentation techniques. J Mater Res19(6): 1791–1802 (2004)
Hertz H R. Uber die Beruhrung fester elastischer Korper und Uber die Harte. Berlin: Verhandlung des Vereins zur Beforderung des GewerbefleiBes, 1882: 449.
Johnson K L, Kendall K, Roberts A D. Surface energy and the contact of elastic solids. Proc Roy Soc A324(1558): 301–313 (1971)
Derjaguin B V, Muller V M, Toporov Y P. Effect of contact deformations on the adhesion of particles. J Colloid Interface Sci53(2): 314–326 (1975)
Oliver W C, Pharr G M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J Mater Res7(6): 1564–1583 (1992)
Hay J C, Bolshakov A, Pharr G M. A critical examination of the fundamental relations used in the analysis of nanoin-dentation data. J Mater Res14(6): 2296–2305 (1999)
Johnson K L. Contact Mechanics. Cambridge (USA): Cambridge University Press, 1987.
Ishizaki K, Komarneni S, Nanko M. Porous Materials: Process Technology and Applications. Boston (USA): Springer, 1998.
Choi D, Lee S, Kim S, Lee P, Lee K, Park H, Hwang W. Dependence of adhesion and friction on porosity in porous anodic alumina films. Scr Mater58(10): 870–873 (2008)
Kim S, Choi H, Polycarpou A A, Liang H. Morphology-influenced wetting model of nanopore structures. Friction4(3): 249–256 (2016)