Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Texas han revelado más sobre las propiedades mecánicas del grafeno y han demostrado una técnica para mejorar la capacidad de estiramiento del grafeno, desarrollos que deberían ayudar a los ingenieros y diseñadores a encontrar nuevas tecnologías que hagan uso del material.

El grafeno es un material prometedor que se utiliza en tecnologías como transparente, electrodos flexibles y nanocomposites. Y aunque los ingenieros creen que el grafeno es prometedor para aplicaciones adicionales, primero deben tener una mejor comprensión de sus propiedades mecánicas, incluyendo cómo funciona con otros materiales.

"Esta investigación nos dice qué tan fuerte es la interfaz entre el grafeno y un sustrato estirable, "dice el Dr. Yong Zhu, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State y coautor de un artículo sobre el trabajo. "La industria puede usar eso para diseñar nuevos componentes electrónicos y nanocompuestos flexibles o extensibles. Por ejemplo, nos dice cuánto podemos deformar el material antes de que falle la interfaz entre el grafeno y otros materiales. Nuestra investigación también ha demostrado un enfoque útil para hacer dispositivos extensibles 'doblando' el grafeno ".

Los investigadores observaron cómo una monocapa de grafeno, una capa de grafeno de solo un átomo de espesor, interactúa con un sustrato elástico. Específicamente, querían saber qué tan fuerte es la unión entre los dos materiales porque eso les dice a los ingenieros cuánta tensión se puede transferir del sustrato al grafeno, lo que determina qué tan lejos se puede estirar el grafeno.

Los investigadores aplicaron una monocapa de grafeno a un sustrato de polímero, y luego estiró el sustrato. Utilizaron una técnica de espectroscopia para controlar la tensión en varios puntos del grafeno. La deformación es una medida de cuánto se ha estirado un material.

Inicialmente, el grafeno estirado con sustrato. Sin embargo, mientras el sustrato seguía estirándose, el grafeno finalmente comenzó a estirarse más lentamente y a deslizarse sobre la superficie. Típicamente, los bordes de la monocapa comenzaron a deslizarse primero, con el centro de la monocapa estirándose más allá de los bordes.

"Esto nos dice mucho sobre las propiedades de interfaz del grafeno y el sustrato, "Dice Zhu." Para el sustrato utilizado en este estudio, tereftalato de polietileno, los bordes de la monocapa de grafeno comenzaron a deslizarse después de estirarse un 0,3 por ciento de su longitud inicial. Pero el centro continuó estirándose hasta que la monocapa se estiró entre un 1,2 y un 1,6 por ciento ".

Los investigadores también encontraron que la monocapa de grafeno se combó cuando el sustrato elástico volvió a su longitud original. Esto creó crestas en el grafeno que lo hicieron más elástico porque el material podía estirarse hacia afuera y hacia atrás, como el fuelle de un acordeón. La técnica para crear el material abrochado es similar a la desarrollada por el laboratorio de Zhu para crear conductores elásticos a partir de nanotubos de carbono.