Физики из Венского университета, работая с исследователями из Венского технологического университета, нашли способ сделать графен, материал, известный как чрезвычайно сильный и высокопрофессиональный, гораздо более растягивающий. Их метод включал добавление крошечных дефектов в материал и создание волнообразных шаблонов, аналогично складкам аккордеона. Это открытие может помочь в разработке гибких технологий, таких как носимая электроника и ролтируемые, среди прочего.
Графен имеет только один атом и имеет структуру, которая делает его очень жестким. Хотя эта жесткость полезна во многих отношениях, она ограничивает, насколько материал может сгибаться или растягиваться. С момента своего открытия в 2004 году ученые пытались изменить свою жесткость, удаляя атомы, но результаты были непоследовательными. Некоторые исследования показали небольшое падение жесткости, в то время как другие видели, как это увеличилось.
Чтобы прояснить путаницу, венская команда провела серию экспериментов в специальной настройке, которая делает графен полностью чистым и свободным от воздуха или пыли. «Эта уникальная система, которую мы разработали в Венском университете, позволяет нам изучать 2D -материалы без вмешательства», – сказал Яни Котакоски, который руководил исследованием. Wael Joudi, первый автор исследования, добавил: «Впервые этот вид эксперимента был проведен с графеном, полностью изолированным от окружающего воздуха и иностранных частиц, которые он содержит. Без этого разделения эти частицы быстро оседают на поверхности, влияя на процедуру эксперимента и измерения».
Команда ввела дефекты в графен с использованием ионов аргона с низким энергопотреблением (AR) (менее 200 эВ), которые выбивали атомы контролируемым образом. Эти отсутствующие атомы называются вакансиями. Затем они использовали усовершенствованные микроскопы и анализ изображений для изучения атомной структуры, и измеряли, как материал реагировал на давление с использованием наноиндентации атомной силовой микроскопии (AFM).
Перед добавлением дефектов графен имел двумерный модуль упругости (E^2D) 286 Н/м. После того, как вакансии были введены, это снизилось до 158 Н/м. Это действительно большое изменение – больше, чем предсказывали большинство теорий – и это помогает объяснить, почему более ранние эксперименты дали смешанные результаты. Моделирование показало, что размягчение происходит в основном из -за ряда, вызванных деформацией вокруг пятен, где отсутствуют два или более атомов. Одиночные пропавшие атомы не имели большого эффекта.
«Вы можете представить, что это как аккордеон. При разряде, волнистый материал теперь сплющивается, что требует гораздо меньшей силы, чем растяжение плоского материала, и поэтому он становится более растягиваемым», – сказал Юди. Моделирование Рики Саскии Виндиш и Флориана Либиш поддержало эту идею, показывая как образование волны, так и повышенную растяжимость.
Исследователи также обнаружили, что если поверхность графена не очищена перед добавлением дефектов, противоположность происходит, поскольку она становится более жесткой. Это связано с тем, что грязь или частицы на поверхности блокируют эффект волны. «Это показывает важность среды измерения при работе с 2D -материалами. Результаты открывают способ регулировать жесткость графена и, таким образом, проложить путь для потенциальных применений», – заключил Юди.
Источник: Венский технологический университетВ Американское физическое общество | Изображение через Депозитфотос
Эта статья была сгенерирована с некоторой помощи от ИИ и рассмотрено редактором. Под Раздел 107 Закона об авторском праве 1976 годаэтот материал используется с целью сообщений о новостях. Справедливое использование – это использование, разрешенное законом об авторском праве, которое в противном случае могло бы нарушать.
2025-08-02 21:30:00
1754174553
#Чудо #материал #был #изогнут #как #никогда #раньше
Читайте также
