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曼彻斯特大学:二维材料也可以像折纸一样折叠

来源:材料科技在线|

发表时间:2018-09-12

点击:15806

图片来源:CC0 Public Domain


根据舆观调查网(YouGov)的一项民意调查显示,英国有五分之一的手机用户在三年内摔碎过手机屏。手机屏容易碎是因为它们都是由氧化材料制成的,这使得触屏手机能够正常工作但容易碎裂。相比之下,石墨烯和其他2-D材料也可高效用于手机触屏,但同时又可以高度弯曲。因此,这些材料有望彻底改变可弯曲电子产品,并有可能生成不易碎的手机屏。


由于材料的灵活性,二维材料已经应用于先进的复合材料中,用于优化滑雪板或网球拍等运动器材的性能,并减轻车辆的重量。电子应用也可以从这种新型强大的二维材料(如石墨的单原子层)受益。二维材料的弯曲和拉伸性能对于所有这些应用都是必不可少的,并且新的研究已经证明当材料像原子级那么薄时就会像折纸一样可折叠


曼彻斯特大学的研究人员在Nature Communications杂志上发表论文说明了对单原子片层面上折叠二维材料的研究。首席研究员Aidan Rooney博士说:“通过详细分析材料的这些折叠,我们发现了全新的弯曲行为,这迫使我们再次关注材料的变形情况。”


他们观察到的特殊褶皱是孪生的。对于这种材料,材料弯曲两侧就是完美的镜面反射。材料表征教授Sarah Haigh说:“在牛津大学学习材料科学时,我在课程早期就从教科书的插图中了解了石墨中双弯曲的结构。但是,我们最近的结果表明这些教科书需要纠正。作为一名科学家,推翻已经存在60多年的关键性假设还是有一定难度的。”


研究人员发现,与以前的模型相比,石墨和石墨烯等层状材料的折叠通过许多原子来离域的,并不像以前假设的那样清晰。实际上,在弯曲的中心会产生像纳米管一样微小的弯曲区域。这对材料强度、弯曲性和拉伸能力具有重大影响。研究人员还观察到其他复杂的折叠特征。


高分子科学与技术教授Robert Young评论说:“我们发现折叠的类型可以根据原子层的数量和弯曲的角度来预测,这意味着我们可以更准确地模拟这些材料的性能,以便于用于不同的应用,来优化材料的强度或抗故障能力。”


原文来自:phys,原文题目:Understanding origami in 2-D materials,由材料科技在线团队翻译整理。

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