香港城市大學(xué)和清華大學(xué)的研究人員借助新開發(fā)的精準(zhǔn)的大面積石墨烯轉(zhuǎn)移、樣品形貌控制以及應(yīng)變加載技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對單層石墨烯的定量拉伸測試。相關(guān)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)技術(shù)有助建立這種“超級材料”的真實(shí)力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)這種高性能材料更好地應(yīng)用在不同領(lǐng)域。

此前大量的理論計(jì)算均已表明單層石墨烯具有非常高的彈性模量和強(qiáng)度，被視為有廣泛應(yīng)用潛力的“超級材料”。然而由于其構(gòu)造上僅有薄薄一層原子，研究人員要開展相關(guān)的定量力學(xué)實(shí)驗(yàn)仍需面對不少挑戰(zhàn)。

研究人員借助新開發(fā)的技術(shù)，在掃描電子顯微鏡實(shí)時(shí)觀測下實(shí)現(xiàn)了對單層石墨烯的定量拉伸測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過化學(xué)氣相沉積制備的高質(zhì)量單層石墨烯在拉伸條件下可實(shí)現(xiàn)高達(dá)5%的完全可回復(fù)彈性變形，其斷裂應(yīng)變更達(dá)到約6%；同時(shí)，其彈性模量接近于理論值約1 000 MPa，而抗拉強(qiáng)度達(dá)到了50～60 MPa。證實(shí)了單層石墨烯可具備極好的彈性變形能力，為其晶格應(yīng)變調(diào)控奠定了基礎(chǔ)。