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Jilin Chinese Academy of Sciences - Yanshen Technology Co., Ltd.
摘要:
多晶材料的性能往往由缺陷主導(dǎo)，二維 (2D)晶體甚至可以被一條線缺陷分割和破壞。相比之下，2D晶體通常需要加工成薄膜，而薄膜不可避免地是多晶的，并且包含許多晶界，因此易碎易碎，阻礙了在柔性電子、光電子和分離領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，與玻璃、木材和塑料類似，它們在機(jī)械強(qiáng)度和韌性之間受到權(quán)衡效應(yīng)的影響。在這里，作者報告了一種方法，以一種新興的2D晶體- 2D共價有機(jī)框架(COFs) 為材料，利用脂肪族雙胺作為犧牲媒介，在水面上通過相互編織的晶界連接單晶域，從而產(chǎn)生高強(qiáng)度，韌性和彈性薄膜。兩種2DCOFs薄膜的楊氏模量為38，斷裂強(qiáng)度分別為56.7±7.4 GPa和73.4±11.6 GPa, 82.2±9.1 N/m和29.5±39±7.2 N/m。我們設(shè)想犧牲中間引導(dǎo)合成方法和交織晶界將啟發(fā)各種多晶材料的晶界工程，賦予它們新的性能，增強(qiáng)它們的現(xiàn)有應(yīng)用，并為新的應(yīng)用鋪平道路。
Fig. 2 | Crystallinity and grain boundary structure of 2DCOF-1 film.
Fig. 3 | Reaction time dependent structure analysis of 2DCOF-1 films.
Fig. 4 | Mechanical properties of 2DCOF-1 film.
圖1 |宏觀2DCOF-1薄膜。a, 2DCOF-1薄膜生長在直徑為60 mm的培養(yǎng)皿的429水面上的照片。b, c, 2DCOF-1薄膜沉積在硅襯底上的照相(b)和光學(xué)顯微鏡(c) 430圖像，襯底上有一層300 nm厚的二氧化硅。(b)中箭頭表示的431位置是在薄膜的432沉積期間鑷子捕獲硅襯底的位置?；逶试S埃級厚度檢測的眼睛，由于假433顏色變化。薄膜顏色均勻表明其厚度均勻。d，照片434彎曲的2DCOF-1膠片沉積在Nafion膠片上。箭頭所表示的位置是裸露的435 Nafion膠片
圖2 | 2DCOF-1薄膜的結(jié)晶度和結(jié)構(gòu)。a，懸浮在多孔銅網(wǎng)格上的2DCOF-1薄膜437的TEM圖像。不同區(qū)域((c)， (d)， 438 (e)， (f))的選定區(qū)域電子衍射圖表明了2DCOF-1薄膜的單晶性。f，用AC-HRTEM觀察2DCOF-1薄膜439的近原子結(jié)構(gòu)。插入，對應(yīng)的快速傅里葉變換模式
圖3 | 2DCOF-1薄膜反應(yīng)時間依賴性的GIWAXS圖像。在合成時間為(a) 6443小時，(b) 7小時，(c) 16小時，(d) 6天的情況下，2DCOF-1薄膜沉積在直徑為1.5 cm的硅塊上的GIWAXS圖像
圖4:2DCOF-1薄膜的AC-HRTEM圖像隨反應(yīng)時間的變化AC-HRTEM 445在合成時間(a) 6至8小時(插圖446顯示薄膜的選定區(qū)域電子衍射圖)，(b) 14小時，(c) 16小時，(d) 2天，(e) 6 447天，(f) 7天下沉積在多孔銅網(wǎng)格上的2DCOF-1薄膜的圖像
結(jié)論:
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07505-x
885950-11-8 22112-84-1 1951-36-6
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