近日,我院趙軍華教授團隊在中科院一區Top期刊Carbon上發表了一篇題目為“Modulating mechanical anisotropy of two-dimensional materials by controlling their defects”的科研論文。考慮到包括石墨烯和黑磷在内的多數二維材料在其非線性力學性能方面表現出了強烈的各向異性,而在某些特殊場合,調控其力學各向異性仍然面臨着巨大的挑戰。因此,趙軍華教授團隊對石墨烯和黑磷力學各向異性的調控機制展開了深入研究。
該論文首次采用分子動力學模拟證明了可以通過調控缺陷(圓孔、橢圓孔和裂紋)來改善二維材料—石墨烯和黑磷力學各向異性,并結合連續介質力學理論驗證了模拟結果的準确性;同時還利用宏觀拉伸實驗測量了開孔複合薄膜材料的非線性力學特性,進一步證實了可利用缺陷調控二維材料的力學各向異性。這一研究不僅對揭示缺陷調控機制的起源具有重要的物理意義,還為該調控手段提供了理論和實驗支持。
論文第一作者是我校機械學院董淑宏副教授,通訊作者為趙軍華教授。該研究得到了國家自然科學基金 (項目編号:11972171、11572140和11602096),江蘇省自然科學基金(項目編号:BK20180031 和BK20160158)和111項目(項目編号:B18027)的支持。
圖1(a)石墨烯和(b)黑磷在缺陷調控下的力學各向異性