氧化石墨烯层在柔和的应变下均匀地变形

点击次数:37   更新时间:2018-05-15   【关闭

来自莱斯大学的新研究表明,石墨烯氧化物层在轻微的应变下均匀变形,并且材料的机械性能根据应变速率而变化。 / em

据莱斯大学和巴西坎皮纳斯州立大学的科学家说,导致地震的同一滑移 - 粘结机制在纳米材料的分子水平上起作用,它决定了材料的剪切塑性。

材料科学家普赖克尔雅加扬的大米实验室发现散布在原始石墨烯层中的随机分子会影响这些层在应变下如何相互作用。

塑性是材料在应变时永久变形的能力。赖斯研究人员考虑未来的事情,例如柔性电子学,决定研究氧化石墨烯“纸张”如何处理剪切应变,其中片材被两端拉扯。

美国化学学会期刊Nano Letters和Rice博士后研究助理的新论文的主要作者Chandra Sekhar Tiwary说,当制作新型先进材料时,这种深刻的知识很重要。

em视频显示氧化石墨烯纸在应变下的计算机模型。在顶部,在更大的压力下,材料保持脆性,因为一层石墨烯氧化物被拉开。在较小应变下,由于表面上的氧分子粘在一起并彼此滑动,所以层更容易分离。由Ajayan Research Group和DouglasGalvão提供 / em

“我们想从二维材料构建三维结构,所以这种研究很有用,”他说。 “这些结构可以成为电子设备的热基板,它们可以是过滤器,可以是传感器,也可以是生物医学设备。但是如果我们要使用一种材料,我们需要了解它的表现。“

他们测试的氧化石墨烯纸是一叠如薄煎饼一样叠在一起的薄片。氧分子使表面“功能化”,增加了原始厚度片材的粗糙度。

在实验和计算机模型中,研究小组发现,温和缓慢的压力下,氧化物确实会被捕获,造成纸张呈波纹状,层间拉开。但较高的应变速率会使材料变脆。 “我们在巴西的合作者进行的模拟提供了洞察力,并证实,如果你拉得很快,层不会互相影响,只有一层出来,”Tiwary说。

“在这项研究之后,我们现在知道有一些功能组是有用的,有些不是。有了这种理解,我们可以选择功能组在分子水平上做出更好的结构。“

大米研究生Soumya Vinod是该论文的主要作者。共同作者是Rice研究生Sehmus Ozden和本科生Juny Cho和Preston Shaw;博士后研究员Leonardo Machado和巴西坎皮纳斯州立大学的DouglasGalvão教授;和Rice的材料科学和纳米工程高级教授Robert Vajtai。 Ajayan是Rice的材料科学和纳米工程系主任,Benjamin M.和Mary Greenwood Anderson工程学教授和化学教授。

国防部和空军科学研究部支持这项研究。

出版物:Soumya Vinod等人,“石墨氧化物中的应变速率依赖剪切塑性”,Nano Letters,2016; DOI:10.1021 / acs.nanolett.5b04346

来源:莱斯大学Mike Williams