copertura stampa Recenti ricerche grafene, Eluosilang Strada Istituto di Fisica Teorica, gli scienziati hanno scoperto il rapporto di Poisson grafene cambiando il controllo della tensione applicata, gli scienziati hanno trovato alla fine di un dibattito pubblico sul rapporto di Poisson del grafene prolungata. Perché grafene rapporto di Poisson è così importante? perché non è solo un indice di performance, nascosto dietro le molte caratteristiche che influenzerà direttamente la nostra definizione di grafene, quindi questa scoperta è sovversiva.
Come tutti sappiamo, il grafene materiale miracolo è materiale bidimensionale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio, è molto controverso, perché mostra una completamente diversa con i materiali tradizionali di comportamento anomalo in molti modi. Uno di questi è sue proprietà elettriche e flessibilità il rapporto tra il grafene ha una mobilità molto elevata carica, ma questo valore non è fisso, saranno colpiti da l'elasticità impatto, i valori di mobilità cambiare radicalmente sotto diversa forza elastica. fisici hanno cercato di trovare adeguatamente riflettere la ragione di questo comportamento insolito, sperano di trovare caratteristiche fisiche possono spiegare questo fenomeno e di applicazione generale. Una volta risolto, saremo in grado di utilizzare in modo più efficace grafene, e più facili da creare nuovi materiali necessari. Tuttavia, i ricercatori non abbiamo trovato alcuna spiegazione ragionevole, fino a poco tempo.
Per la maggior parte dei materiali, sotto tensione, si verificano contrazione trasversale, come tirare un elastico. Tuttavia, circa un centinaio di anni fa, il fisico tedesco 沃尔德马沃 ite trovato tirando a cristalli di pirite ma il materiale si espande discendenti. ha mostrato un comportamento anomalo quando questo tipo di stretching si chiama materiale auxetic, alla fine del 1970, gli scienziati che hanno fatto il primo tale materiale. auxetic materiale da un segreto che non sono anormali geometria insolita, quando il materiale è rilassato, le unità strutturali vengono ripiegate, ma quando sottoposto a trazione, espansa tirato configurazione ripiegata, dimensione diventa grande istantaneamente.
FIG sottoposto ad un convenzionale materiali materiali auxetic e stato steso, visti Unità di piegatura materiali auxetic espandono quando tirato da aumenti misura laterale; fig secondo norme b pieghevoli prodotto miura-ori, quando raddrizzato Aspetto di rigonfiamento Fonte immagine: Istituto di fisica teorica di Langdo
Il materiale rigonfio ha molte caratteristiche insolite che aiuteranno a migliorare la tecnologia esistente e creare nuove tecnologie.I materiali tradizionali si espanderanno quando riscaldati, il che produrrà una varietà di stress meccanico e disturberà ulteriormente le loro prestazioni originali. materiale auxetic ma al contrario, quando riscaldato essi possono ridursi, quindi si può tentare di utilizzare materiali convenzionali materiali compositi auxetic e in materiale composito avente un rapporto di espansione zero. questo modo, quindi, all'aumentare della temperatura, materiali tradizionali Il volume viene ingrandito, ma il materiale ausiliario può essere ben compensato per raggiungere la stabilità del volume finale.
Definiamo la capacità del materiale è generalmente un materiale estendentesi lateralmente materiali convenzionali ristretti o sotto tensione conosciuti come rapporto di Poisson per il rapporto di Poisson sono generalmente positivi, ma il materiale è auxetic rapporto di Poisson negativo, detto Kachorovskii: 'scienziati Siamo stati interessati al rapporto del grafene di Poisson per un lungo periodo e generalmente riteniamo che sia negativo, tuttavia alcuni recenti calcoli numerici mostrano che il rapporto di Poisson del grafene può essere positivo o negativo. I risultati di vari calcoli sono completamente contraddittori.
Misurazione del rapporto di Poisson è difficile, è più difficile per il grafene perché in genere cresce grafene su un substrato, il substrato ci impedirebbe di vario rapporto misurato Poisson reale grafene. Se non abbiamo un substrato singolo grafene e molto piccola, è impossibile fermare sul prova di trazione apparecchiatura controllata. rapporto di Poisson che non ha bisogno misurarla? no, R & D tecnologia materiali di carbonio C'è bisogno di questo e degli ingegneri, che hanno bisogno di sapere esattamente se il grafene è gonfio.
Così gli scienziati del Randolph Institute for Theoretical Physics hanno lavorato a questo problema, iniziando cercando di "riconciliare" i calcoli precedentemente in conflitto e di trovare precisi i parametri del rapporto di grafene di Poisson. Procedendo, hanno scoperto che questo numero non è un valore fisso, cambierà con la tensione applicata.Il ricercatore Kachorovskii ha aggiunto: "Quando il grafene è sottoposto a molta tensione, il rapporto di Poisson sarà positivo come i materiali ordinari. Tuttavia, quando la sollecitazione a trazione diminuisce, il grafene inizia a mostrare le caratteristiche del materiale auxetico, mostrando un valore di Poisson negativo.
Successivamente, hanno spiegato l'insolita connessione tra il rapporto di Poisson e lo stretching, anche se la maggior parte delle persone vede le immagini di grafene come atomi di carbonio bidimensionali piatti, ma non è così. Ci sono molte curve e onde che corrono lungo questo "foglio": tendono a cambiare il grafene da uno stato piatto a uno rugoso, quindi il grafene non è semplicemente piatto ma pieghettato, "piegato" È talmente appropriato che si comporta come una piatta struttura bidimensionale: Kachorovskii ha spiegato: "Per molto tempo la comprensione del film nella comunità scientifica è stata che non ci sarebbero stati cristalli bidimensionali come il grafene. palla.
"Tuttavia, come abbiamo visto, la scoperta del grafene distrugge questa teoria.La presenza di superfici di grafene deve essere simile alle fluttuazioni della tensione e della compressione: esse e le superfici delle pieghe avranno un effetto non lineare, impedendo al grafene di ridursi in sfere. In realtà, il grafene in realtà non è un cristallo bidimensionale, dovrebbe essere uno stato intermedio tra bidimensionale e tridimensionale.
rapporto di Poisson che cambia segno alla fine Questo perché l'esterno cannulato sotto l'azione di scorrimento della tensione superficiale grafene e compressione fluttuazioni intrinseche causate da sollecitazioni esterne e produce un effetto migliore. Quando alta sollecitazioni esterne, il comportamento è auxetic inibizione, rapporto di Poisson mostra un valore positivo, quando la tensione di trazione esterna è ridotta, la comparsa di rughe della superficie delle fluttuazioni di pressione grafene dominano rapporto di Poisson diventa negativo, motivo per cui si verifica un cambiamento di Poisson simboli rapporto.
Kachorovskii detto: 'piega onde trasversali di piegatura immagazzinare energia supplementare, che è il motivo anormali reperti grafene flessibilità e altre proprietà speciali di grafene spiega anche perché il restringimento termico longitudinale, a causa delle sue pieghe trasversali. pieghevole è successo, quindi la maggior parte dei reperti e materiali di diverso comportamento di ritiro. Pertanto, riteniamo che il grafene può spiegare il comportamento della caratteristica comune è il coefficiente di Poisson fino a quando il rapporto di Poisson è stato comprensivo abbastanza approfondita, saremo in grado di maggiore chiarezza Spiegare il comportamento anormale del grafene e prevedere altre proprietà.
Più significativamente, i risultati attuali di spiegare il motivo per cui anche gli studi precedenti hanno rapporto contraddittorio grafene di Poisson. 'Per il calcolo, si ottiene una completa analisi di equilibrio elastico equazioni fiocchi di grafene, i risultati mostrano che film di grafene ci sono due modelli di comportamento: in circostanze normali, tutte le proprietà del grafene è determinato dal valore standard, rapporto di Poisson è considerato positivo allo stesso tempo, il rapporto tra la lunghezza della cosiddetta Ginzburg per grafene, lunghezza Ginzburg (. intervallo è 70 angstrom) ampio campione, comportamento auxetic emergere dal 40, il rapporto calcolato negativo di Poisson. 'Kachorovskii aggiunto,' dimensioni dei campioni utilizzati nella pratica è certamente più grande, così possiamo vedere l'attrazione più insolita Comportamento gonfiore '.
La spiegazione di questo fenomeno è anche legata ai diversi tipi di onde che interagiscono in modo molto complesso.La lunghezza di Günzburg caratterizza la scala in base alla quale queste interazioni non sono più ignorate.A questa scala iniziano a fare il materiale si comportano in modo anormale. Tali interazioni su larga scala, ad esempio, ostacolano la contrazione dei cristalli bidimensionali in sfere.Tali materiali hanno diverse lunghezze di Gilzberg, e conoscere le loro gamme specifiche è estremamente importante per lo sviluppo di nuovi materiali.
Kachorovskii ha avvertito che la gente di solito crea nuovi materiali senza calcolare la lunghezza di Günzburg, e quindi cerca di trovare le specialità nelle loro proprietà.Questo è completamente sbagliato.Se Günzburg è grande come 1 km di lunghezza, allora I campioni di dimensioni normali non mostrano alcuna proprietà speciale, quindi è molto importante conoscere la lunghezza di Günzburg.
Il dibattito sul rapporto grafene di Poisson è giunto al termine e il comportamento anormale del grafene è stato spiegato perfettamente. Dato che le proprietà del grafene sono così facilmente influenzate da forze esterne, possiamo usarlo per costruire sensori acustici altamente sensibili perché le onde sonore possono Disegnando i film di grafene, la resistenza del grafene cambia significativamente sotto diversi gradi di allungamento: l'Institute of Theoretical Physics di Randolph ha messo questa applicazione all'ordine del giorno, calcolando la sensibilità di questo rivelatore. Inoltre, la velocità di propagazione del suono nei materiali ausiliari è molto superiore a quella dei materiali normali, pertanto, quando il grafene si trova nello stato auxetico, il suono si propaga estremamente rapidamente, il che ci aiuta a costruire un sensore con una velocità di risposta ultraveloce. Rileva rapidamente l'oscillazione del suono.