Синтезирован и исследован 2D монослойный аморфный углерод, который в восемь раз прочнее графена
В графене, одном из прочных материалов на Земле, после формирования имеет склонность образовывать трещины, которые приводят к внезапному разрушению. Однако новый углеродный материал, известный как монослойный аморфный углерод (МАУ), является одновременно прочным и жестким. Согласно новому исследованию ученых и сотрудников Университета Райса, опубликованному в журнале Matter, МАУ в 8 раз прочнее графена. Как и графен, МАУ также является двумерным или одноатомным материалом. Но в отличие от графена, где атомы расположены в упорядоченной (кристаллической) гексагональной решетке, МАУ является композитным материалом, который включает как кристаллические, так и аморфные области. Именно эта композитная структура придает MAC его характерную прочность.
Фото. Исследователи из Университета Райса и их коллеги обнаружили, что новый углеродный материал, известный как монослойный аморфный углерод, в восемь раз прочнее графена. Автор: Густаво Раскокси / Университет Райса
Чтобы сделать двумерные наноматериалы более прочными, можно либо добавить армирующие наноструктуры к тонким пленкам — метод, описанный в исследовании как "внешнее упрочнение", — либо ввести изменения в плоскости материала — "внутреннее упрочнение". Плоскостная структура МАУ стала идеальным примером для исследования вязкости разрушения нанокомпозитов, состоящих из упорядоченных (кристаллических) областей, встроенных в неупорядоченную (аморфную) матрицу.
Для наблюдения за образованием и распространением трещин в реальном времени новый материал был испытан растяжение внутри сканирующего электронного микроскопа. Это позволило им напрямую наблюдать, как структура нанокомпозита МАУ сопротивляется распространению трещин. Учёные провели моделирование молекулярной динамики, что позволило увеличить масштаб на атомном уровне и понять как смесь кристаллических и аморфных областей влияет на энергию разрушения.
