中國研究人員日前在英國《自然·通訊》上發(fā)表報告說，他們借助新開發(fā)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對單層石墨烯的定量拉伸測試。相關(guān)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)技術(shù)有助建立這種“超級材料”的真實(shí)力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)，推動這種高性能材料更好地應(yīng)用在不同領(lǐng)域。
此前大量的理論計(jì)算均已表明單層石墨烯具有非常高的彈性模量和強(qiáng)度，被視為有廣泛應(yīng)用潛力的“超級材料”。然而由于其構(gòu)造上僅有薄薄一層原子，研究人員要開展相關(guān)的定量力學(xué)實(shí)驗(yàn)仍需面對不少挑戰(zhàn)。
香港城市大學(xué)和清華大學(xué)的研究人員合作開發(fā)了精準(zhǔn)的大面積石墨烯轉(zhuǎn)移、樣品形貌控制以及應(yīng)變加載技術(shù)?；谶@些技術(shù)，團(tuán)隊(duì)在掃描電子顯微鏡實(shí)時觀測下實(shí)現(xiàn)了對單層石墨烯的定量拉伸測試。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過化學(xué)氣相沉積制備的高質(zhì)量單層石墨烯在拉伸條件下可實(shí)現(xiàn)高達(dá)5%的完全可回復(fù)彈性變形，其斷裂應(yīng)變更達(dá)到約6%;同時，其彈性模量接近于理論值約1000兆帕，而抗拉強(qiáng)度達(dá)到了50至60兆帕。證實(shí)了單層石墨烯可具備極好的彈性變形能力，為其晶格應(yīng)變調(diào)控奠定了基礎(chǔ)。
報告通訊作者、香港城市大學(xué)副教授陸洋接受新華社采訪時說：“此前的研究通常展示的都是石墨烯的理論性質(zhì)和局域范圍的理想極限，實(shí)際上并沒有真正去拉伸測試一張無支撐的大面積單層石墨烯。我們克服了許多實(shí)驗(yàn)困難，首次測得接近真實(shí)應(yīng)用的場景中，單層石墨烯在拉伸條件下的力學(xué)性質(zhì)依然能相當(dāng)接近理論極限。”
陸洋說，目前有呼聲建立有關(guān)石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的國際標(biāo)準(zhǔn)，這項(xiàng)成果將有助形成石墨烯的真實(shí)力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)，從而推動這種高性能材料更好地應(yīng)用在不同領(lǐng)域，比如制造出更好的飛機(jī)、高鐵輕量化部件以及更強(qiáng)韌的柔性觸摸屏等。(記者張家偉)
關(guān)鍵詞： 單層石墨烯力學(xué)性質(zhì)
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