石墨烯的拓扑设计

拓扑缺陷（如五边形、七边形及五边形-七边形对）已在大规模石墨烯中广泛观察到，并被认识到总体上在调控二维材料的力学与物理性能方面发挥重要作用。得益于过去几年的深入研究，通过拓扑设计优化石墨烯性能已成为一个新兴且有前景的研究方向。在本章中，我们回顾近期关于拓扑缺陷对石墨烯力学与物理性能影响的实验、计算与理论研究，以及拓扑设计石墨烯应用的若干进展。讨论涵盖面外效应、使石墨烯片贴合目标三维表面的拓扑缺陷分布设计的反问题、用于石墨烯强度的晶界工程、用于增韧的弯曲石墨烯，以及在工程能源材料、多功能材料以及与生物系统相互作用中的应用。尽管实验与模拟发展迅速，我们对拓扑缺陷与石墨烯及其他二维材料力学和物理性能之间关系的理解仍处在起步阶段。此处旨在引起研究界对该领域若干开放问题的关注。