高拉伸性石墨烯剪纸的热输运与电子输运特性

几个世纪以来，用特殊图案切割和折叠纸张已被用于构建美丽、灵活且复杂的三维结构。受古老剪纸（paper cutting）思想的启发以及石墨烯的优异性能，近期制备了石墨烯剪纸结构以增强石墨烯的拉伸性。然而，沿二维剪纸结构进一步调控电子和热输运的可能性仍有待研究。因此我们进行了广泛的原子尺度模拟，以探索各种石墨烯剪纸结构上的电子、热和载荷传递。力学响应和热输运使用经典分子动力学模拟进行探究。然后我们使用实空间 Kubo-Greenwood 形式研究石墨烯剪纸中的电荷输运特征。我们的结果表明石墨烯剪纸结构呈现出高度各向异性的热和电输运。有趣的是，我们展示了将石墨烯热导率调控四个数量级的可能性。此外，我们讨论了剪纸图案的设计，以将其拉伸性相比原始石墨烯提高十倍以上。我们的研究不仅提供了关于石墨烯电子、热和力学响应设计的一般理解，更重要的是可指导未来关于其他二维材料剪纸结构合成的研究，以实现具有精细可调电子和热性能的高度柔性和可拉伸纳米结构。