凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2024年11月3日
]
标题: 大尺度单晶石墨烯的力学行为
标题: The Mechanical Behavior of Macroscale Single-crystal Graphene
摘要: 尽管已经开展了大量微尺度研究,单层石墨烯的宏观力学性能仍鲜有探索。在此,我们报告了厘米尺寸单晶单层石墨烯(SCG)“哑铃”形样品的杨氏模量($E$ = 1.11 $\pm$ 0.04 太帕斯卡)、抗拉强度(${\sigma}$ = 27.40 $\pm$ 4.36 吉帕斯卡)以及失效应变(${\epsilon}_f$ = 6.01 $\pm$ 0.92 %),这些样品边缘沿锯齿形(zz)方向排列,并由超薄聚合物(聚碳酸酯)薄膜支撑。 对于边缘沿扶手椅(ac)方向的样品,我们得到 $E$ = 1.01 $\pm$ 0.10 TPa, ${\sigma}$ = 20.21 $\pm$ 3.22 GPa, ${\epsilon}_f$ = 3.69 $\pm$ 0.38 %;而对于边缘位于zz和ac之间的手性样品,我们得到 $E$= 0.75 $\pm$ 0.12 TPa, ${\sigma}$ = 23.56 $\pm$ 3.42 GPa,以及 ${\epsilon}_f$ = 4.53 $\pm$ 0.40 %。 通过化学气相沉积(CVD)法,将单晶Cu(111)箔片上的石墨烯单晶(SCG)生长出来。 我们使用了一种自制的“浮在水面上”(FOW)拉伸测试系统来进行拉伸载荷测量,并且该系统还能够实现裂纹的原位观测。 基于手性和缺口角度,定量断裂力学(QFM)分析预测边缘缺陷尺寸从几纳米到几十纳米不等。 通过韦伯分析,并考虑到致命缺陷局限于大尺度样品的边缘,根据它们的手性,我们预计A4尺寸的SCG强度范围从13.67到18.43 GPa。 大尺度单晶石墨烯(SCG)的卓越机械性能为其在各种广泛应用中的普及铺平了道路。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.