Измерение идеальной прочности графеновых нанолистов

Abstract

Методом нагружения двумерных нанообъектов сильными электрическими полями определена прочность на одноосное растяжение графеновых нанолистов при 77 К. Показано, что для графеновых листов шириной 0,5–2,8 нм максимальные значения прочности в пределах ошибок измерения не зависят от их размеров. Средняя прочность, благодаря значительной статистической дисперсии, на 43 % ниже ее предельного значения (92 ГПа). Прочность графеновых нанолистов почти на порядок превышает прочность наноигольчатых образцов, изготовленных из исходных углеродных волокон. Отсутствие размерной зависимости прочности графеновых нанолистов от их ширины указывает на достижение идеальной прочности этих объектов.

Методом навантаження двовимірних нанооб'єктів сильними електричними полями визначено міцність на одноосьовий розтяг графенових нанолистів при 77 К. Показано, що в інтервалі ширин графенових листів 0,5–2,8 нм максимальні значення міцності в межах похибок вимірювання не залежать від їх розмірів. Середня міцність, через значну статистичну дисперсію, на 43% нижча за її граничне значення (92 ГПа). Міцність графенових нанолистів майже на порядок перевищує міцність наноголчатих зразків, виготовлених з вихідних вуглецевих волокон. Відсутність розмірної залежності міцності графенових нанолистів вказує на досягнення ідеальної міцності цих об'єктів.

The uniaxial tensile strength of graphene nanosheets at 77 K is determined by the method of loading two-dimensional nanoobjects with strong electric fields. It is shown that for graphene sheets with a width in the interval 0.5–2.8 nm, the maximum strength values within the measurement errors do not depend on their dimensions. The average strength, due to significant statistical dispersion, is 43% lower than its maximum value (92 GPa). The strength of graphene nanosheets is almost an order of magnitude greater than the strength of nanoneedle samples made from the original carbon fibers. The absence of a dimensional dependence of the graphene nanosheets strength on their width indicates the achievement of the ideal strength of these objects