Складки-застібки підвищили пружну міцність графенових плівок
Дослідники описали графенові плівки зі зчепленими складками, що підвищують пружну міцність матеріалу.
Дослідники з університетів і наукових установ Китаю розробили графенові плівки зі складками, що працюють як зчеплені між собою «застібки» та забезпечують вищу пружну міцність матеріалу. Результати роботи опублікував журнал Nature.
Автори використали листи оксиду графену з поверхневими складками, а після хімічного відновлення отримали плівки з характерною структурою складок, що зчіплюються. У статті такі зразки позначено як SFRG-плівки. Їхню будову досліджували, зокрема, за допомогою атомно-силової мікроскопії, трансмісійної електронної мікроскопії, рентгенівської дифракції, раманівської спектроскопії та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії.
Як формували складчасту структуру
Науковці синтезували кілька типів оксиду графену зі складками за різних температур — від мінус 5 до мінус 25 градусів Цельсія. Вони оцінювали товщину пластівців, ширину й довжину складок, а також їхню щільність. Електронна мікроскопія показала складки на поверхні матеріалу, а рентгенівські та спектроскопічні вимірювання застосували для аналізу кристалічності, міжшарової відстані та хімічного складу плівок до і після відновлення.
Зокрема, частка зв’язків C(sp²)-C(sp²) у плівках зі складчастого оксиду графену після хімічного відновлення зросла з 57,9% до 87,8%. Автори пов’язують це зі значним усуненням кисневмісних груп.
Перевірка пружних властивостей
Пружність однієї з плівок дослідили методом ширококутного рентгенівського розсіювання безпосередньо під час розтягування та розвантаження. Окремо команда провела випробування на розтяг у трансмісійному електронному мікроскопі й теоретичний аналіз складчастої одношарової моделі.
У моделях автори розглянули початковий стан, стан максимального напруження та руйнування міжшарового зчеплення. Вони також порівняли експериментальні криві розтягування з моделями «тягнути-штовхати» та зсувного перенесення навантаження. Дослідження вказує, що зчеплені складки можуть змінювати механічну відповідь графенових плівок під навантаженням.
