Полікристалічний графен наздогнав по міцності монокристалічний

Монокристалічний графен (наприклад, отриманий відщепленням від графіту) – один з найміцніших серед відомих на сьогоднішній день матеріалів. Проте потрібні для практичного використання графенові плівки великої площі, які отримують хімічним осадженням з парової фази (chemical vapor deposition, CVD) є поликристаллическими: вони складаються з хаотично орієнтованих зерен. Механічні характеристики таких плівок набагато гірше, ніж у двовимірного монокристалів графена. Існує думка, що виною тому є межзеренное кордону – “слабкі ланки”, з яких починається руйнування зразка при навантаженні. З одного боку, ця точка зору начебто підтверджується в експериментах по наноиндентированию (втискування голкою наномасштабного діаметру), а з іншого – не узгоджується з грунтуються на чисельному моделюванні твердженнями теоретиків про практично однакової міцності меж зерен і ідеального графена.

Статистичний аналіз даних наноиндентирования для жорсткості полікристалічних графенових плівок із зернами розміром 50 200 мкм (А) і 1 5 мкм (В).

 

В роботі [1] американських і корейських вчених встановлено, що причина такого протиріччя криється просто-напросто в поганій якості плівок, обумовленому недоліками загальноприйнятої технології їх виготовлення, а саме – використанням хлориду заліза для стравлювання мідної фольги після осадження на неї плівки і заключної гарячою сушкою на повітрі з метою видалення полімерної підкладки. Замінивши FeCl3 на персульфатів амонію і вибравши в якості полімеру не вимагає термообробки полідиметилсилоксан, автори [1] виготовили полікристалічні графенові плівки з жорсткістю 328±15 Н/м (див. рис.), що майже на порядок більше, ніж у плівок, отриманих за стандартною CVD-методикою (55 Н/м) і практично збігається з жорсткістю ідеального графену (340 Н/м). Наноиндентирование показало, що межі і внутрішні області зерен по своїй міцності майже не різняться – в відповідності з теоретичними передбаченнями. Модифікована в [1] методика синтезу полікристалічного графену може знайти застосування в різних областях, від “гнучкої електроніки” до високоміцних матеріалів.

1. G-H. Lee et al., Science 340, 1073 (2013).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *