石墨烯通常通過弱范德華(vdW)相互作用與其他材料接觸。特別令人感興趣的是石墨烯-聚合物界面，該界面在包括柔性電子產(chǎn)品和多功能涂料在內(nèi)的各種應(yīng)用中不斷受到動(dòng)態(tài)負(fù)載的影響。通過原位循環(huán)載荷，我們直接觀察到了石墨烯-聚合物界面的界面疲勞擴(kuò)展，發(fā)現(xiàn)該界面滿足修正的Paris定律。此外，通過結(jié)合平面內(nèi)剪切和平面外撕裂機(jī)制，通過vdW接觸產(chǎn)生的周期性載荷甚至能夠?qū)е略际┑钠跀嗔?。剪切斷裂主要發(fā)生在循環(huán)載荷引起的褶皺連接處，并平行于載荷方向傳播。進(jìn)行斷裂力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了循環(huán)加載過程中石墨烯異乎尋常的自撕裂行為動(dòng)力學(xué)。這項(xiàng)工作為石墨烯和石墨烯-聚合物界面的動(dòng)態(tài)可靠性提供了機(jī)械上的見解，這將有助于石墨烯基結(jié)構(gòu)的持久設(shè)計(jì)。
Fig. 1. 循環(huán)加載下界面損傷區(qū)的擴(kuò)展。
Fig. 2. 石墨烯的混合模式疲勞斷裂和損傷。
Fig. 3. 在褶皺處的平面內(nèi)剪切疲勞斷裂。
Fig. 4. 通過撕裂導(dǎo)致疲勞斷裂。
相關(guān)研究成果于2020年由由多倫多大學(xué)Tobin Filleter課題組，發(fā)表在Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abb1335)上。原文：Graphene fatigue through van der Waals interactions。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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