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城大測出石墨烯「真實」強度

2020-03-09
■ 陸洋研發出嶄新方法測試並發現單層石墨烯的「真實」力學性能。城大圖片■ 陸洋研發出嶄新方法測試並發現單層石墨烯的「真實」力學性能。城大圖片

香港文匯報訊(記者 高鈺)石墨烯是二維碳材料,為已知最強韌的物料,並具有高導電和高導熱特性,被視為「超級材料」,廣泛應用於電晶體、生物感測器和電池等。城大機械工程學系副教授陸洋領導的團隊以4年時間,研發出嶄新方法測試並發現單層石墨烯的「真實」力學性能。這項全球首次的發現將有助推動石墨烯在不同領域的應用。

由於石墨烯只有一個碳原子厚度,科學家難以探究它的真實彈性極限和抗拉強度,以往的結論僅涵蓋石墨烯的局部壓痕實驗和理論計算之理想極限。

陸洋表示,其團隊研發出新方法,將大面積石墨烯轉移到獨特的測試平台上,在掃描電子顯微鏡下作原位拉伸測試,觀測石墨烯拉伸和成形的變化。當中困難在於如何把非常輕和薄的單層石墨烯樣本完整轉移到獨立式測試平台上,並在拉伸時保持力度平均。

實驗結果顯示,通過化學氣相沉積得到的單層石墨烯,抗拉強度達50至60千兆帕,彈性應變接近6%,彈性模數則為920千兆帕,相當接近於理論值的約1,000千兆帕。正由於石墨烯的拉伸力配合其強韌特性,可應用在柔性電子器件上,例如製造出更堅韌的電晶體、有機發光二極體及其他機械零件等;亦可用於製作複合材料、生物醫學研究、航空及國防範疇,發展潛力很大。上述研究近日已於科學期刊《自然 通訊》發表。

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