Es bien conocido, de dos dimensiones material que tiene excelentes propiedades mecánicas, además de módulo de Young y la resistencia mecánica, tenacidad a la fractura es también índice mecánico muy importante, lo que refleja la capacidad de un material para resistir el crecimiento de grietas inestable.
Dado que el material de las aplicaciones prácticas tienen defectos inherentes, por lo que la tenacidad a la fractura del material puede reflejar las propiedades mecánicas en muchos casos, el módulo de Young y una muy alta resistencia mecánica, alta tenacidad a la fractura no es necesariamente el mismo, por ejemplo, grafeno demostró ser el más alto módulo de Young y resistencia de los materiales descubiertos hasta la fecha, pero la resistencia a la fractura de sólo aproximadamente 16 J / m2, a menos de ciertos materiales convencionales, las propiedades mecánicas del material quebradizo se conduce a un bidimensional Una de las razones importantes de su baja tenacidad a la fractura.
Numerosos estudios demuestran que la introducción de una de dos dimensiones nano-escala defectos materiales puede mejorar las propiedades plásticas del material, y mejorar aún más su resistencia a la fractura, sin embargo, este método requiere altos técnicas experimentales y equipos costosos con el fin de controlar con precisión el tamaño del defecto se introduce y forma, y sólo se puede lograr dentro de un área muy pequeña, es difícil aplicar la escala del material de dos dimensiones.
En vista de esto, la Universidad de Toronto Yu Sun, Chandra Veer Singh, Tobin fileteadora equipo desarrolló una nueva estrategia para medios químicos para cambiar las propiedades mecánicas, los grupos funcionales químicos mediante la introducción de un material de dos dimensiones, y aumentar el espesor de grafeno, que mejoró en gran medida la propiedades plásticas y tenacidad a la fractura de material de dos dimensiones, y se espera que cueste aplicaciones a gran escala son ampliamente utilizados en el material de dos dimensiones.
Investigadores por microscopía electrónica de transmisión, el cañón de electrones se graba primero en aproximadamente un 10% de las grietas de ancho sobre el óxido de múltiples capas de grafeno, el óxido de grafeno Después de grietas eran ensayo de tracción situ en un dispositivo MEMS a través de un microscopio electrónico de transmisión, hasta Se rompe completamente.
Se encontró, el óxido de grafeno multicapa para inhibir mecanismo grieta cuando grietas comenzaron a expandirse, y no como instantánea como la película de grafeno extendido hasta el borde, pero se detuvo en el medio, un aumento adicional de la tensión, la grieta se extendió a la película En el borde, este mecanismo inhibidor de grietas se descubre por primera vez en materiales bidimensionales.
Además, puesto que la curva de tensión-deformación no lineal de óxido de grafeno de varias capas, por lo que las grietas Geli Fei teorema no se puede utilizar para calcular la resistencia a la fractura, el equipo demostró sin grietas Teorema Applied Geli Fei material de dos dimensiones no lineal está en el texto razonabilidad y tenacidad a la fractura del material no lineal indicado se j- teoría integral propuesto por Hutchinson y Rice calculado. equipo SEM imagen HD calculado por el método de elementos finitos y obtenido J- teoría integral, óxido de grafeno de varias capas a través de La resistencia a la fractura es más de 3 veces la del grafeno de carbono puro de una sola capa.
Las causas potenciales por medio de simulaciones de dinámica molecular, el equipo señalaron que Toronto podría conducir a una inhibición de óxido de grafeno multi-capa se muestra grietas: Para se refiere a óxido de grafeno de una sola capa, una vez que las grietas comenzaron a expandirse, naturalmente tendrán que seguir roto más fácilmente átomos de carbono, la oxidación de grupos funcionales, y cuando el evento requiere más energía para destruir los lazos SP2, energía de deformación requiere un mayor tope de extensión; mientras que el óxido de grafeno porque no tienen el grupo funcional, aunque requiere mayor en las mismas condiciones grietas de tensión de modo que la expansión se inicia, pero no presenta grietas inhibición Además, las causas subyacentes de alta tenacidad óxido de grafeno de múltiples capas que monocapa de carbono puro de grafeno se rompe: grafeno carbono puro cada grietas extendidos son los mismos, y óxido de grafeno de múltiples capas, ya que los grupos funcionales de óxido desordenada, cada uno de sus diferentes trayectorias de propagación de grietas, lo que resulta en la necesidad de más energía de deformación.
En conclusión, este estudio proporciona para la regulación de las propiedades mecánicas del material de dos dimensiones por métodos químicos base teórica y experimental para la preparación de una tenacidad a la fractura más fuerte de guía del material de dos dimensiones de la nueva dirección! Changhong Cao, Sankha Mukherjee, Yu Sun, . Chandra Veer Singh, Tobin fileteadora et al, fractura no lineal de medición la tenacidad y la resistencia a la propagación de multicapas de grafeno funcionalizados Sci Adv 2018 agrietarse; 4: ... eaao7202.