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纳米级波纹为解锁电子产品中的薄材料特性提供了关键

本站发布时间:2025-04-20 08:47:18

当材料在纳米尺度上制造时——只有几个原子厚——即使是室温下的热能也会引起结构波纹。这些波纹如何影响这些薄材料的机械性能,可能会限制它们在电子和其他关键系统中的使用

新的研究验证了关于弹性如何依赖于尺度的理论模型——换句话说,材料的弹性特性不是恒定的,而是随着材料块的大小而变化

周助理教授,博士'18,与阿贡国家实验室、哈佛大学、普林斯顿大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员合作,在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇最近发表的论文

使用半导体制造工艺,该团队在硅片上创建了28纳米厚(比人类头发直径薄1000多倍)的氧化铝结构,并产生了类似热的静态波纹,然后用激光测试了它们的行为。为了消除可能影响结果的材料应力,悬臂在测试过程中固定住晶片

研究结果与哈佛大学著名教授David R.Nelson领导的研究小组提出的理论相吻合,Nelson是这项新研究的贡献者之一

托马斯·J·沃森工程与应用科学学院机械工程系的教员周说:“这是我们第一次能够精确地描述薄膜上的波纹效应。”了解波纹效应很重要,因为微电子、微机械设备、微型机器人和其他设备可以用薄膜制造,从而带来医学、计算和其他技术的创新

在一个轻松愉快的时刻,周和他的合作者利用他们获得的知识将材料弯曲成纳米级的花朵

他说:“一旦我们对机械性能有了更多的了解,我们就可以创造出更好的结构,比如微型机器人,精确控制我们想要的几何形状。”。“例如,我可以引入实时控制的致动,最初它是一种形状,当我们施加一些激励时,它可以是其他形状——比如变压器。”

More information: Jian Zhou et al, Rippled metamaterials with scale-dependent tailorable elasticity, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2425200122

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences

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