石墨烯通常通過弱范德華(vdW)相互作用與其他材料接觸。特別令人感興趣的是石墨烯-聚合物界面，該界面在包括柔性電子產品和多功能涂料在內的各種應用中不斷受到動態負載的影響。通過原位循環載荷，我們直接觀察到了石墨烯-聚合物界面的界面疲勞擴展，發現該界面滿足修正的Paris定律。此外，通過結合平面內剪切和平面外撕裂機制，通過vdW接觸產生的周期性載荷甚至能夠導致原始石墨烯的疲勞斷裂。剪切斷裂主要發生在循環載荷引起的褶皺連接處，并平行于載荷方向傳播。進行斷裂力學分析，發現了循環加載過程中石墨烯異乎尋常的自撕裂行為動力學。這項工作為石墨烯和石墨烯-聚合物界面的動態可靠性提供了機械上的見解，這將有助于石墨烯基結構的持久設計。
Fig. 1. 循環加載下界面損傷區的擴展。
Fig. 2. 石墨烯的混合模式疲勞斷裂和損傷。
Fig. 3. 在褶皺處的平面內剪切疲勞斷裂。
Fig. 4. 通過撕裂導致疲勞斷裂。
相關研究成果于2020年由由多倫多大學Tobin Filleter課題組，發表在Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abb1335)上。原文：Graphene fatigue through van der Waals interactions。
轉自《石墨烯雜志》公眾號：
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