現在、カリフォルニア大学バークレー校の研究者は、これらの裂け目が特定の規則に従っており、材料が結晶格子に対して30度の角度にある線に沿って引き裂く可能性が最も高いことを示しています。 Journal Nature Communicationsに掲載された調査結果は、エンジニアが涙に耐性のあるグラフェンベースの材料を設計するのに役立ちます。
「グラフェンには、他のものよりも裂ける可能性が高い特定の方向があることがわかりました」と、カリフォルニア州バークレーの材料科学工学部のポスドク研究者であるJunhao Linは述べています。 「これは、グラフェンの炭素原子が六角形の格子に配置されており、これらの原子間の結合は他の方向よりもある方向では強いためです。」
研究者は、原子論的シミュレーションと理論計算の組み合わせを使用して、グラフェンが裂ける可能性の高い方向を決定しました。彼らは、材料が六角形格子の端に平行な線に沿って裂ける可能性が最も高く、涙が六角形の角で発生する可能性が高いことを発見しました。
「これは重要です。なぜなら、これらの方向を避けることで、引き裂きに耐性があるグラフェンベースの材料を設計できることを意味するからです」と、UC Berkeleyの材料科学と工学の教授であるRobert Ritchieは述べています。 「たとえば、ヘキサゴンの端が印加力に平行になるように配向したグラフェンシートを使用したり、他の材料で補強されたグラフェンシートを使用して引き裂くのを防ぐこともできます。」
調査結果は、エレクトロニクスでのグラフェンの使用にも影響を与える可能性があります。グラフェンは、次世代の電子デバイスで使用するための有望な材料ですが、材料が使用の厳しさに耐えるほど強力であることを確認することが重要です。グラフェン裂傷のメカニズムを理解することにより、エンジニアはより耐久性があり信頼性の高いグラフェンベースのデバイスを設計できます。
この研究は、国立科学財団とエネルギー省によってサポートされていました。
