Pesquisadores da North Carolina State University e da University of Texas revelaram mais sobre as propriedades mecânicas do grafeno e demonstraram uma técnica para melhorar a elasticidade do grafeno - desenvolvimentos que devem ajudar engenheiros e designers a criar novas tecnologias que façam uso do material.

O grafeno é um material promissor usado em tecnologias como o transparente, eletrodos flexíveis e nanocompósitos. E embora os engenheiros pensem que o grafeno é uma promessa para aplicações adicionais, eles devem primeiro ter uma melhor compreensão de suas propriedades mecânicas, incluindo como funciona com outros materiais.

"Esta pesquisa nos diz o quão forte é a interface entre o grafeno e um substrato extensível, "diz o Dr. Yong Zhu, professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State e co-autor de um artigo sobre o trabalho. "A indústria pode usar isso para projetar novos componentes eletrônicos e nanocompósitos flexíveis ou extensíveis. Por exemplo, ela nos diz o quanto podemos deformar o material antes que a interface entre o grafeno e outros materiais falhe. Nossa pesquisa também demonstrou uma abordagem útil para fazer à base de grafeno, dispositivos extensíveis 'dobrando' o grafeno. "

Os pesquisadores observaram como uma monocamada de grafeno - uma camada de grafeno com apenas um átomo de espessura - faz interface com um substrato elástico. Especificamente, eles queriam saber o quão forte é a ligação entre os dois materiais, porque isso diz aos engenheiros quanta tensão pode ser transferida do substrato para o grafeno, que determina o quanto o grafeno pode ser alongado.

Os pesquisadores aplicaram uma monocamada de grafeno a um substrato de polímero, e então esticou o substrato. Eles usaram uma técnica de espectroscopia para monitorar a deformação em vários pontos do grafeno. A tensão é uma medida de quão longe um material foi esticado.

Inicialmente, o grafeno esticado com substrato. Contudo, enquanto o substrato continuou a esticar, o grafeno finalmente começou a se esticar mais devagar e deslizar na superfície. Tipicamente, as bordas da monocamada começaram a deslizar primeiro, com o centro da monocamada estendendo-se além das bordas.

"Isso nos diz muito sobre as propriedades da interface do grafeno e do substrato, "Zhu diz." Para o substrato usado neste estudo, tereftalato de polietileno, as bordas da monocamada de grafeno começaram a deslizar após serem esticadas 0,3 por cento de seu comprimento inicial. Mas o centro continuou a se esticar até que a monocamada foi esticada em 1,2 a 1,6 por cento. "

Os pesquisadores também descobriram que a monocamada de grafeno se dobrou quando o substrato elástico voltou ao seu comprimento original. Isso criou sulcos no grafeno que o tornaram mais elástico porque o material pode esticar para fora e para trás, como o fole de um acordeão. A técnica para criar o material deformado é semelhante à desenvolvida pelo laboratório de Zhu para criar condutores elásticos de nanotubos de carbono.