香港城市大學
陸洋教授和清華大學徐志平教授通過合作開發了精準的大面積石墨烯轉移、樣品形貌控制以及拉伸應變加載技術,結合先進的原子尺度模擬分析,首次實現了對無支撐(free-standing)單層石墨烯的定量原位拉伸測試,日前在英國《自然·通訊》上發表報告(Elastic straining of free-standing monolayer graphene )。相關結果和實驗技術有助推動石墨烯在輕量化複合材料,柔性電子器件以及應變工程等應用。
此前大量的理論計算均已表明,單層石墨烯具有非常高的彈性模量和強度,被視為有廣泛應用潛力的「超級材料」。然而由於其構造上僅有薄薄一層原子,研究人員要開展相關的定量力學研究仍需面對不少挑戰。香港城市大學納米力學實驗室的研究人員藉助新開發的技術,實現了對單層石墨烯的定量拉伸測試。實驗結果表明,通過化學氣相沉積製備(CVD)的高質量單層石墨烯在拉伸條件下可實現高達5%的完全可恢復彈性變形,其斷裂應變更達約6%;同時,其彈性模量接近於理論值約1000吉帕(GPa),而抗拉強度達到了50至60吉帕,達到了石墨烯理想強度的一半。
報告通訊作者之一、香港城市大學陸洋教授解釋:「此前研究通常展示的都是石墨烯的理論性質和局域小範圍的理想極限,實際上並沒有真正去拉伸測試一張無支撐的大面積單層石墨烯。我們克服了許多實驗困難,
https://www.nature.com/articles/s41467-019-14130-0