石墨烯的sp
2性质赋予六边形晶格极高的理论刚度,强度和回弹力,这些都得到了充分证明。然而,由于实验设计的困难,石墨烯的极限拉伸性尚未得到证实。在此,在制定了样品转移,成型和拉伸方案后,可在扫描电子显微镜中直接进行原位拉伸实验,我们报告了通过化学气相沉积法生长的独立式单晶单层石墨烯的弹性和拉伸性。测得的杨氏模量接近1 TPa,与理论值非常吻合,而工程拉伸强度则达到50-60 GPa,样品范围的弹性应变高达6%。我们的发现表明,即使在具有边缘缺陷的大面积区域中,单晶单层石墨烯也确实可以显示出接近理想的机械性能,并且具有弹性和机械强度,可用于柔性电子和机电一体化应用。
Fig. 1 独立石墨烯的实验装置和表征。
Fig. 2 悬浮石墨烯单层的完全可恢复弹性应变。
Fig. 3 独立石墨烯的拉伸断裂。
Fig. 4 独立式石墨烯断裂的分子动力学模拟。
相关研究成果于2020年由香港城市大学Yang Lu课题组,发表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-019-14130-0)上。原文:Elastic straining of free-standing monolayer graphene