優れた機械的特性を有する周知の、二次元材料は、ヤング率及び機械的強度に加えて、破壊靭性が不安定亀裂成長に抵抗する材料の能力を反映し、また、非常に重要な機械的指標です。
実用的なアプリケーションの材料は、固有の欠点を持っているので、材料の破壊靭性は、ヤング率が非常に高い機械的強度を多くの場合に機械的特性を反映することができ、高い破壊靭性は、例えば、必ずしも同じではないのでグラフェンは、特定の従来の材料よりも小さく、脆性材料の機械的特性は、二次元に導いている最高のヤング率およびまでに発見された材料の強度が、唯一の約16 J /平方メートルの破壊靭性を、であることが判明しましたその低い破壊靭性の重要な理由の1つ。
多くの研究は、2次元のナノスケール材料の欠陥の導入は、材料の塑性特性を向上し、さらにそれらの破壊靭性を改善することができることを示しているが、この方法は、正確に欠陥の大きさを制御するために、高い実験技術と高価な設備を必要と導入されます。そして形状は非常に小さい領域でしか達成できないため、2次元の材料に拡大することは困難です。
そこで、トロント大学のゆう日は、チャンドラヴィール・シン、トービンFilleterチームは大幅に改善され、化学のための新しい戦略は、二次元の材料を導入することにより、機械的特性、化学官能基を変更し、グラフェンの厚さを増加することを意味開発しました二次元材料の塑性特性および破壊靱性は、二次元材料用途に広く使用されることが期待されている。
クラックが透過型電子顕微鏡MEMSデバイスの引張試験インサイチュた後、透過型電子顕微鏡による研究は、電子銃がされるまで、多層グラフェン酸化物、酸化グラフェンに幅クラックの約10％最初にエッチングされますそれは完全に壊れます。
なお、クラックが拡大し始めたとき、クラック機構を阻害する多層グラフェン酸化物を発見していないエッジに拡張グラフェン膜としてインスタントとしてではなく、途中で応力のさらなる増加を停止し、クラックがフィルムに拡張しましたエッジでは、この亀裂を抑制するメカニズムが2次元の材料で最初に発見されています。
クラックGELI飛定理は、破壊靭性を計算するために使用することができないので、さらに、多層グラフェン酸化非線形応力 - ひずみ曲線から、チームは定理アプライドGELI飛非線形二次元材料は、テキストにあるクラックを示しませんでした有限要素法により計算して得られたHD画像J-積分理論、多層グラフェン酸化物を介しハッチンソンライス計算。SEMチームが提案した積分の理論をJ-ものと示された非線形材料の妥当性、および破壊靱性破壊靱性は、単層純炭素グラフェンの3倍以上である。
分子動力学シミュレーションによる潜在的な原因は、チームはトロントが多層グラフェン酸化物の阻害につながる可能性があることを指摘した亀裂を示している：単層グラフェン酸化物が関係しているため、亀裂が拡大し始めたら、自然に、より簡単に壊れ追求する必要があります炭素原子、官能基の酸化、およびイベントは、SP2結合を破壊するために多くのエネルギーを必要とし、ひずみエネルギーが大きい延長停止を必要とする酸化グラフェンをしながら、同じ条件で以降が必要ですけれども、彼らは、官能基を持っていないため、応力亀裂膨張が開始するが、クラックがさらに阻害示さない、グラフェンの純粋な炭素単層よりも高靭性多層グラフェン酸化物の根本的な原因が破壊されるように、純粋な炭素グラフェン各拡張クラックは同じであり、そして多層酸化グラフェンの場合、酸化された官能基の分布が乱れているため、各層の亀裂伝搬経路が異なり、ひずみエネルギーがより多く必要となる。
結論として、本研究では、二次元の材料ガイドの強力な破壊靭性の調製のための化学的方法により二次元材料の機械的性質の調節を理論的および実験的基礎を提供する新たな方向性！虹曹操、Sankhaムカジー、ゆう日、 。チャンドラヴィールシン、トービンFilleterら、非線形破壊靭性測定と官能グラフェン多層サイ広告主2018の伝播耐クラック性; 4：... eaao7202。