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氧化石墨烯层在温和应变下均匀变形

(信用:Ajayan研究组/莱斯大学)莱斯大学的新研究表明,氧化石墨烯层在温和应变下均匀变形,材料的机械性能根据应变速率而变化。根据莱斯大学和巴西坎皮纳斯州立大学的科学家的说法,导致地震的相同滑移和粘着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。 Rice实验室的材料科学家Pulickel Ajayan发现散布在原始石墨烯层内的随机分子会影响层在应变下相互作用的方式。可塑性是材料在受到应变时永久变形的能力。莱斯研究人员考虑未来的事情,如柔性电子产品,决定看看石墨烯氧化物“纸”如何处理剪切应变,其中片材被两端拉动。美国化学学会期刊Nano Letters和Rice博士后研究助理新论文的主要作者Chandra Sekhar Tiwary说,这种深刻的知识在制作新型先进材料时非常重要。视频显示了应变下氧化石墨烯纸的计算机模型。在顶部,在更大的压力下,材料保持脆性,因为一层氧化石墨烯被拉开。在较小的应变下,随着表面上的氧分子粘附并相互滑动,层更容易分离。由Ajayan Research Group和DouglasGalvão提供“我们希望用二维材料建立三维结构,因此这种研究很有用,”他说。 “这些结构可以是电子设备的热基板,它们可以是过滤器,它们可以是传感器,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堆薄片,像薄煎饼一样叠在一起。氧分子使表面“功能化”,为原本厚度的薄片增加粗糙度。在实验和计算机模型中,研究小组发现,在温和,缓慢的应力下,氧化物确实会被捕获,导致纸张呈现波纹状,层被拉开。但是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,并确认如果你快速拉动,层不会相互作用,只有一层出来,”Tiwary说。 “在这项研究之后,我们现在知道有些功能组是有用的,有些则不是。通过这种理解,我们可以选择功能组来在分子水平上建立更好的结构。“水稻研究生Soumya Vinod是该论文的主要作者。共同作者是赖斯研究生Sehmus Ozden和本科生Juny Cho和Preston Shaw;巴西坎皮纳斯州立大学博士后研究员Leonardo Machado和DouglasGalvão教授;和Robert Vajtai,Rice的材料科学和纳米工程高级教员。 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办公室支持这项研究。出版物:Soumya Vinod等,“Strain Rate Dependent Shear Plasticity in Graphite Oxide,”Nano Letters,2016; DOI:10.1021 / acs.nanolett.5b04346来源:

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