En términos de la atención que ha recibido el grafeno en la última década, ningún material es comparable. A medida que continúan el interés y el entusiasmo por la investigación del grafeno, pide un examen crítico sobre la confiabilidad y durabilidad de las aplicaciones habilitadas con grafeno; la mecánica del grafeno, por lo tanto, se vuelve esencial para abordar problemas relacionados.

En la práctica, defectos resultantes de la termodinámica o introducidos por fabricación, natural o artificialmente, desempeñan un papel fundamental en los comportamientos mecánicos del grafeno. Más importante, la alta resistencia es solo un aspecto de las magníficas propiedades mecánicas del grafeno:su naturaleza delgada de un átomo conduce a una rigidez de flexión ultrabaja y da lugar a una rica morfología y es crucial para el control de la morfología.

En un nuevo artículo de revisión publicado en Beijing, Revista Nacional de Ciencias , científicos del Instituto de Mecánica, Academia china de ciencias, Beijing, Porcelana, y la Universidad de Colorado, Roca, NOSOTROS., presentar los últimos avances teóricos en la nanomecánica del grafeno. Los coautores Yujie Wei y Ronggui Yang han resumido los avances actuales sobre la mecánica de los defectos en el grafeno, y la teoría para capturar la deformación fuera del plano. Revisaron la relación de propiedad estructural-mecánica en el grafeno, en cuanto a su elasticidad, fuerza, doblando y arrugas, con o sin la influencia de las imperfecciones. Los científicos también describieron algunos desafíos y las posibles direcciones de investigación sobre la nanomecánica del grafeno.

"La fuerza intrínseca del grafeno monocapa es de aproximadamente 100 GPa, al menos dos órdenes de magnitud mayor que la mayoría de los materiales de ingeniería. El material fuerte también es de naturaleza suave:el grafeno se puede doblar fácilmente para formar una rica morfología tridimensional bajo ondulación mecánica o incluso térmica. Estas características sorprendentes hacen que el grafeno tenga aplicaciones potenciales que van desde sistemas a nanoescala hasta materiales compuestos macroscópicos.

"Debido a la termodinámica, el grafeno de gran superficie también es defectuoso. Los defectos activados térmicamente son generalmente de bajo nivel de energía, como puntos vacantes y anillos 5-7-7-5, y 5-8-5 anillos. Los grandes incluyen bordes de grano y bordes libres. La mecánica de esos defectos típicos del grafeno y su influencia en la resistencia son las tareas centrales para abordar la relación estructura-propiedad mecánica del grafeno ".

Cuando la energía de deformación resultante del desajuste térmico es lo suficientemente grande como para superar su adhesión, la capa de grafeno se dobla para formar arrugas, relaja su compresión en el plano a expensas de la energía interfacial debido a la deslaminación y la energía de flexión en las arrugas. Las arrugas se pueden formar tanto durante el proceso de crecimiento como durante el proceso de transferencia, que son muy difíciles de eliminar.

El arrugamiento del grafeno podría describirse utilizando la teoría del continuo para láminas elásticas delgadas. Ellos afirman.

"Para el grafeno cultivado o transferido a un sustrato, El arrugado del miembro ultrafino puede ocurrir durante la competencia de flexión y decohesión. Ambas características son importantes ya que la morfología afecta fuertemente el rendimiento de dicha lámina de grafeno. Una predicción precisa sobre la morfología y sus manipulaciones se basa en una descripción precisa de la interacción vdW entre el grafeno y el sustrato. lo cual está lejos de ser alcanzado y es deseable por el hecho comúnmente conocido de que la precisión de una simulación atomística no es mucho mejor que la potencial que se utiliza ", pronosticaron los científicos.

"Dado que se cree que el grafeno es el más fuerte entre todos los materiales conocidos, Es deseable utilizar estructuras de carbono de baja dimensión como bloques de construcción para realizar materiales y estructuras de ingeniería tridimensionales (3-D) que puedan heredar sus excelentes propiedades. En realidad, la ampliación conduce a una degradación sustancial de las propiedades que deseamos conservar. La enorme brecha se origina en las diferentes características de enlace entre los átomos de carbono dentro del grafeno o CNT y los materiales de ingeniería 3-D diseñados:el enlace intraestructura es de naturaleza covalente, mientras que la unión de van der Waals domina entre diferentes capas / tubos o con otros materiales, ", añaden." Para utilizar plenamente las asombrosas propiedades mecánicas del grafeno en la aplicación de ingeniería del grafeno, quedan muchos desafíos por abordar. Es lamentable que muchos investigadores se centren en el lado positivo del grafeno, los mecánicos están más preocupados por la fiabilidad y durabilidad del material en la práctica de la ingeniería, lo que distingue a un material de sus competidores ".