單層石墨烯“真實”力學性能
做第一個“真實拉伸一片獨立的單層石墨烯”的人
石墨烯屬于一種二維碳資料,,是已知最強韌的物料,,并具有高導電和高導熱特性,,因此被視為“超級資料”,運用范圍廣泛,例如電晶體,、生物感測器和電池,。
構(gòu)造上,石墨烯是只有一個碳原子厚度的單層,,所以科學家難以探究它的實在機械性能,,如彈性極限和抗拉強度。在此之前的研討,,僅涵蓋石墨烯的局部壓痕試驗和理論核算之理想極限,。陸博士說:“并沒有人曾真實拉伸一片獨立的單層石墨烯,及測驗其拉伸機械性能,?!?br>研討成果被《自然通訊》《科學》錄入
陸博士的研討成果在國際聞名科學期刊《自然通訊》宣布,論文題為“獨立式單層石墨烯的彈性拉伸”,。2020年2月21日的《科學》期刊也在“修改精選”中引薦了這篇論文,。
陸博士多年來努力研討不同納米物料的機械性能,其團隊研制出新辦法,,將大面積石墨烯轉(zhuǎn)移到獨特的測驗平臺上,在掃描電子顯微鏡下作原位拉伸測驗,,觀測石墨烯拉伸和成形的改變,。陸博士說:“研討的最大困難之一,是如何把十分輕和薄的單層石墨烯樣本完好轉(zhuǎn)移到獨立式測驗平臺上,,并在拉伸時保持力度平均,。”
試驗結(jié)果顯現(xiàn),,經(jīng)過化學氣相堆積得到的單層石墨烯的抗拉強度達50至60千兆帕,,彈性應變接近6%,楊氏模數(shù)(一般稱為彈性模數(shù))則為920千兆帕,,適當接近于理論值的約1000千兆帕,。千兆帕是壓力計量單位。陸博士說:“這個研討花了約四年時刻,,我們在試驗過程克服了許多困難,,展示石墨烯在運用中所能達到的實在性能?!?/p>
金屬箔(尤其是銅箔)上的化學氣相堆積(CVD)是目前制備大面積高質(zhì)量石墨烯薄膜最具發(fā)展前景的辦法,。研討小組研討了成長在銅箔上的石墨烯薄膜中為什么會出現(xiàn)“adlayers”,發(fā)現(xiàn)薄膜中的碳雜質(zhì)直接導致adlayers的成核和成長,。經(jīng)過運用飛行時刻二次離子質(zhì)譜和燃燒分析,,發(fā)現(xiàn)商業(yè)銅箔有‘過量的碳’,尤其是在表面附近,深度約為300納米,。經(jīng)過與世界上最大的銅箔供應商之一,,江西銅業(yè)有限公司的一位技術(shù)專家討論,研討人員了解到:
“超級資料”石墨烯的運用
石墨烯的拉伸力配合其強韌特性,,可運用在柔性電子器件上,,例如制造出更堅韌的電晶體、有機發(fā)光二極體及其他機械零件等,;亦可用于制造復合資料,、生物醫(yī)學研討、航空及國防范疇,。
陸博士感謝城大為團隊供給一流科研設備,,如城大深圳研討院納米制造試驗室、超金剛石及先進薄膜研討中心,、先進結(jié)構(gòu)資料研討中心,。城大一直鼓舞的跨學科協(xié)作,對他的研討也大有幫助,。他說:“這次試驗結(jié)合力學,、資料科學、化學和物理學,,城大云集這些領(lǐng)域的優(yōu)秀人才,。”研討團隊成員包含城大機械工程學系博士生曹可,、韓英,,化學系助理教授李淑惠博士,以及來自清華大學及西安電子科技大學的專家學者,。

