Frattura fragile:
I materiali 2D sono generalmente fragili, il che significa che si fratturano senza una deformazione plastica significativa. Quando un materiale 2D è sottoposto a stress, i legami tra gli atomi si rompono bruscamente, portando alla formazione di crepe e alla rapida propagazione. Questa fragile frattura avviene lungo specifiche direzioni cristallografiche, note come piani di clivaggio, dove il legame interatomico è relativamente debole.
Peeling o delaminazione:
A causa della loro struttura a strati, i materiali 2D possono subire un processo chiamato peeling o delaminazione, in cui i singoli strati si separano gli uni dagli altri. Ciò si verifica tipicamente quando le forze di van der Waals tra gli strati sono più deboli dei legami covalenti nel piano all'interno di ciascuno strato. Il peeling può essere avviato da stress meccanico, fluttuazioni termiche o intercalazione di atomi o molecole estranee tra gli strati.
Difetti dei bordi e lussazioni:
Le imperfezioni nella struttura atomica, come difetti dei bordi e dislocazioni, possono fungere da siti di nucleazione per crepe nei materiali 2D. Questi difetti interrompono la disposizione regolare degli atomi e indeboliscono l'integrità strutturale del materiale. Quando viene applicata la tensione, le crepe possono propagarsi da questi difetti, portando al cedimento.
Ruolo delle interazioni con il substrato:
Le proprietà dei materiali 2D possono essere influenzate in modo significativo dalle loro interazioni con il substrato su cui vengono coltivati o depositati. Una forte adesione tra il materiale 2-D e il substrato può ostacolare la propagazione delle crepe, rendendo il materiale più resistente alla frattura. Al contrario, le interazioni deboli possono favorire la delaminazione e la frattura fragile.
Temperatura ed effetti ambientali:
Anche la temperatura e le condizioni ambientali possono influenzare il comportamento alla frattura dei materiali 2D. Le temperature elevate possono ammorbidire la struttura del materiale e facilitare la deformazione plastica, rendendolo meno soggetto a fratture fragili. L'esposizione a determinati prodotti chimici o gas può indebolire i legami interatomici e accelerare la crescita delle crepe.
In sintesi, i materiali 2-D si rompono a livello atomico attraverso fratture fragili, delaminazione e propagazione di crepe dovute a difetti. Comprendere questi meccanismi di guasto è fondamentale per progettare e ottimizzare materiali 2D per varie applicazioni, come elettronica, nanocompositi e sistemi di accumulo di energia. Controllando i difetti, le interazioni del substrato e le condizioni ambientali, le proprietà meccaniche dei materiali 2D possono essere adattate a requisiti specifici.
