物理学家通过手风琴般的波纹效应创造出超可拉伸的石墨烯

石墨烯是一种“奇迹材料”：机械强度极高，导电性高，是相关应用的理想选择。使用一种独特的方法，由Jani Kotakoski领导的维也纳大学的物理学家首次通过像手风琴一样摆动石墨烯，使其具有更大的可拉伸性。这为需要一定可拉伸性的新应用（例如可穿戴电子产品）铺平了道路。

在与维也纳理工大学的合作中，这一现象的确切机制已被揭示并发表在《物理评论快报》杂志上。

2004年石墨烯的第一个实验证据建立了一类全新的材料，即所谓的二维（2D）固体。它们的名字源于这样一个事实，即它们只有单层原子厚，产生了奇特的材料特性，可以使各个应用领域受益。

例如，石墨烯以其巨大的导电性脱颖而出，但它也非常坚硬。这种极端的刚度是材料中原子蜂窝状排列的结果。直观地说，从材料中去除一些原子及其键应该会导致刚度降低。然而，科学研究报告称，这两种情况都略有减少，也有显著增加。

这些矛盾现在已经通过维也纳大学Jani Kotakoski领导的研究小组的研究人员进行的新测量得到了澄清。这些实验是使用最先进的设备进行的，所有设备都共享相同的超清洁无空气环境。这允许在不同设备之间运输样品，而无需暴露在环境空气中。

“我们在维也纳大学开发的这一独特系统使我们能够在不受干扰的情况下检查二维材料，”Jani Kotakoski解释道。

该研究的第一作者Wael Joudi补充道：“这是第一次在石墨烯与环境空气及其所含异物完全隔离的情况下进行这种实验。如果没有这种分离，这些粒子会很快沉积在表面上，影响实验程序和测量。”

事实上，对材料表面细致清洁的关注导致了对石墨烯刚度的所谓手风琴效应的发现：去除两个相邻原子已经导致最初平坦材料的明显凸起。

几个凸起一起会导致材料产生波纹：“你可以想象它就像手风琴。当拉开时，波纹状材料现在会变平，这比拉伸扁平材料需要的力小得多，因此它变得更具延展性，”Joudi解释道。

维也纳理工大学的理论物理学家Rika Saskia Windisch和Florian Libisch进行的模拟证实了波的形成和由此产生的可拉伸性。

实验还表明，材料表面的外来颗粒不仅抑制了这种效应，而且导致了相反的结果。具体来说，它们的影响使材料看起来更硬，这也解释了过去的矛盾。Joudi总结道：“这表明了在处理二维材料时测量环境的重要性。研究结果为调节石墨烯的刚度开辟了一条道路，从而为潜在的应用铺平了道路。”。p