Fractura frágil:
Los materiales bidimensionales suelen ser frágiles, lo que significa que se fracturan sin deformación plástica significativa. Cuando un material bidimensional se somete a tensión, los enlaces entre los átomos se rompen abruptamente, lo que provoca la formación de grietas y una rápida propagación. Esta fractura frágil se produce a lo largo de direcciones cristalográficas específicas, conocidas como planos de escisión, donde el enlace interatómico es relativamente débil.
Peelado o Delaminación:
Debido a su estructura en capas, los materiales 2-D pueden sufrir un proceso llamado pelado o delaminación, donde las capas individuales se separan entre sí. Esto suele ocurrir cuando las fuerzas de Van der Waals entre las capas son más débiles que los enlaces covalentes en el plano dentro de cada capa. El pelado puede iniciarse por tensión mecánica, fluctuaciones térmicas o intercalación de átomos o moléculas extrañas entre las capas.
Defectos y dislocaciones de los bordes:
Las imperfecciones en la estructura atómica, como defectos en los bordes y dislocaciones, pueden actuar como sitios de nucleación para grietas en materiales bidimensionales. Estos defectos alteran la disposición regular de los átomos y debilitan la integridad estructural del material. Cuando se aplica tensión, las grietas pueden propagarse a partir de estos defectos y provocar fallas.
Papel de las interacciones con el sustrato:
Las propiedades de los materiales bidimensionales pueden verse significativamente influenciadas por sus interacciones con el sustrato sobre el que crecen o se depositan. Una fuerte adhesión entre el material 2-D y el sustrato puede dificultar la propagación de grietas, haciendo que el material sea más resistente a la fractura. Por el contrario, las interacciones débiles pueden promover la delaminación y la fractura frágil.
Efectos ambientales y de temperatura:
La temperatura y las condiciones ambientales también pueden afectar el comportamiento de fractura de los materiales bidimensionales. Las temperaturas elevadas pueden suavizar la estructura del material y facilitar la deformación plástica, haciéndolo menos propenso a fracturarse por fragilidad. La exposición a ciertos químicos o gases puede debilitar los enlaces interatómicos y acelerar el crecimiento de grietas.
En resumen, los materiales bidimensionales se rompen a nivel atómico mediante fracturas frágiles, delaminación y propagación de grietas por defectos. Comprender estos mecanismos de falla es fundamental para diseñar y optimizar materiales bidimensionales para diversas aplicaciones, como electrónica, nanocompuestos y sistemas de almacenamiento de energía. Al controlar los defectos, las interacciones del sustrato y las condiciones ambientales, las propiedades mecánicas de los materiales bidimensionales se pueden adaptar a requisitos específicos.
