I ricercatori dell'Università di Bristol hanno misurato e identificato per la prima volta il modulo di sollecitazione e deformazione a taglio e l'attrito interno dei fogli di grafene. Il grafene è un materiale che ha molti potenziali usi innovativi nel settore dell'elettronica e dei compositi.

La ricerca, in collaborazione con l'US Office of Naval Research, è pubblicato in Nano lettere .

Il grafene è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale. È un materiale promettente per la produzione di display o celle solari di nuova generazione perché è flessibile, trasparente e conduttivo.

Affinché il grafene venga utilizzato come risonatore nanoelettromeccanico o nanosensore, è essenziale conoscerne il comportamento strutturale ei limiti come materiale meccanico.

Fabrizio Scarpa, Professore di Smart Materials and Structures presso l'Advanced Composites Center for Innovation and Science (ACCIS) dell'Università di Bristol, ha dichiarato:"Per migliorare la progettazione dei nanosensori di grafene è importante comprendere il comportamento meccanico e lo smorzamento intrinseco naturale e l'attrito interno del grafene. I nostri risultati indicano che il grafene prodotto utilizzando la deposizione chimica da vapore potrebbe essere un'alternativa vitale per le applicazioni dei sensori nanomeccanici".

I ricercatori, utilizzando una tecnica chiamata deposizione chimica da vapore (CVD), hanno coltivato pellicole di grafene su lamina di rame in un forno tubolare di quarzo a 1030 oC utilizzando una miscela di metano e idrogeno.

La ricerca ha stabilito alcune delle proprietà elastiche di CVD-cresciuti, film di grafene monostrato su rame. I risultati hanno rivelato una notevole differenza tra i film di grafene a strato singolo e multistrato sia nel modulo di taglio che nell'attrito interno. Questa differenza può essere dovuta alla transizione della forza di ripristino del taglio dal legame chimico all'interno di uno strato alle interazioni tra strati.

Il modulo di taglio medio dei film studiati si è confrontato bene con la maggior parte dei calcoli teorici basati su strutture incontaminate di grafene a strato singolo. L'alto modulo di taglio e il basso attrito interno indicano una struttura a bassa densità di difetti che si avvicina a quella del grafene incontaminato.

I risultati suggeriscono che l'uso del materiale CVD nelle applicazioni dei sensori nanomeccanici potrebbe essere un'alternativa vitale.