通过可控缺陷生成增强石墨烯刚度

石墨烯非凡的强度、刚度和轻质特性引发了人们对其在柔性电子领域及作为机械增强剂应用的巨大期望。然而，通过可扩展路线获得的石墨烯片中不可避免的晶格缺陷可能会降低其机械性能。在此，我们报告了一项关于具有可控缺陷密度的石墨烯的弹性模量和强度的系统研究。反直觉的是，随着缺陷密度的增加，面内杨氏模量也随之增加，当空位含量约为 0.2% 时，其值增至初始值的近两倍，使其成为迄今报道的最硬材料。对于更高密度的空位，弹性模量随缺陷的引入而降低。杨氏模量的初始增加可以用二维膜预测的弯曲模式动量对弹性系数的依赖性来解释。相比之下，断裂强度根据标准的断裂连续介质模型随缺陷密度的增加而降低。这些在大气条件下测量的定量结构 - 性能关系具有基础和技术相关性，并为石墨烯力学代表颠覆性改进的应用提供了指导。