研究表明双层石墨烯更加柔软
发布时间：
2020-05-19
伦敦女王玛丽大学的研究发现，双层石墨烯比多层石墨柔软得多。在发表 在《 Physical Review B》（"Unexpected softness of bilayer graphene and softeningofA-Astackedgraphenelayers" ）上的研究中，研究人员表明，由两层石墨烯组成的双层石墨烯明显比沿堆叠方向的二维石墨烯和三维石墨都要柔软。这一研究结果与先前的研究不同，2D 石墨烯是在平面内蜂窝状排列的单层 碳原子，具有和 3D 石墨结构非常相似的机械性能，3D 石墨是由多层石墨烯以非常弱的堆叠方式天然形成。 石墨烯是一种 2D 材料，但具有 3D 特性，如在垂直于石墨烯片层平面的“面外”方向上的刚度。多层石墨烯中的电子行为决定了它的平面外刚度。
在这项研究中，研究人员发现，当双层石墨烯被压缩到平面外时，电子通过石墨烯平面被“挤压”，这对于小分子（例如水）是不可渗透的。这种响应使材料更柔软，更容易压缩。 伦敦女王玛丽大学的这项研究的主要作者 Yiwei Sun 博士说：“先前的研 究表明 2D 石墨烯和 3D 石墨具有许多相同的机械性能，但我们惊讶地发现双层 石墨烯比 3D 石墨软得多。
我们认为双层石墨烯的柔软性是由于π电子轨道穿过石墨烯层的“挤压”造成的。例如，如果将汉堡包上的面包换成百吉饼，则更容易压缩，因为里面的东西可以从百吉饼孔中挤出来。”
石墨烯通常被誉为“奇妙的材料”，具有高的已知导热性和导电性，并且 比钢更坚固，而且轻巧，柔软且透明。它是在 2004 年通过使用胶带从大块石墨（用于铅笔芯和润滑剂）中剥离石墨烯薄片而发现的。将石墨烯薄片一层一层地堆叠起来，提供了更多的可能性，因为该材料的非凡性能取决于其堆叠层之间的 相互作用。通过将其他 2D 材料（例如氮化硼和二硫化钼）堆叠到石墨烯上，还可以针对各种应用微调其独特的特性。 这项研究深入了解了石墨烯双层之间的复杂相互作用，并能够量化其性能，这对于探索该材料在诸如垂直晶体管和压力传感器等器件中的未来应用至关重要。
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