Fracture fragile :
Les matériaux 2D sont généralement fragiles, ce qui signifie qu’ils se fracturent sans déformation plastique significative. Lorsqu’un matériau 2D est soumis à une contrainte, les liaisons entre les atomes se rompent brusquement, entraînant la formation de fissures et leur propagation rapide. Cette fracture fragile se produit le long de directions cristallographiques spécifiques, appelées plans de clivage, où la liaison interatomique est relativement faible.
Écaillage ou délaminage :
En raison de leur structure en couches, les matériaux 2D peuvent subir un processus appelé pelage ou délaminage, au cours duquel les couches individuelles se séparent les unes des autres. Cela se produit généralement lorsque les forces de Van der Waals entre les couches sont plus faibles que les liaisons covalentes dans le plan au sein de chaque couche. Le pelage peut être initié par un stress mécanique, des fluctuations thermiques ou l'intercalation d'atomes ou de molécules étrangers entre les couches.
Défauts de bord et luxations :
Les imperfections de la structure atomique, telles que les défauts de bord et les dislocations, peuvent servir de sites de nucléation pour les fissures dans les matériaux 2D. Ces défauts perturbent la disposition régulière des atomes et affaiblissent l’intégrité structurelle du matériau. Lorsqu'une contrainte est appliquée, des fissures peuvent se propager à partir de ces défauts, conduisant à une rupture.
Rôle des interactions substrat :
Les propriétés des matériaux 2D peuvent être considérablement influencées par leurs interactions avec le substrat sur lequel ils sont cultivés ou déposés. Une forte adhérence entre le matériau 2D et le substrat peut empêcher la propagation des fissures, rendant le matériau plus résistant à la rupture. À l’inverse, des interactions faibles peuvent favoriser le délaminage et la rupture fragile.
Effets sur la température et l'environnement :
La température et les conditions environnementales peuvent également affecter le comportement à la rupture des matériaux 2D. Des températures élevées peuvent adoucir la structure du matériau et faciliter la déformation plastique, le rendant ainsi moins sujet aux fractures fragiles. L'exposition à certains produits chimiques ou gaz peut affaiblir les liaisons interatomiques et accélérer la croissance des fissures.
En résumé, les matériaux 2D se brisent au niveau atomique par rupture fragile, délaminage et propagation de fissures dues à des défauts. Comprendre ces mécanismes de défaillance est essentiel pour concevoir et optimiser des matériaux 2D pour diverses applications, telles que l'électronique, les nanocomposites et les systèmes de stockage d'énergie. En contrôlant les défauts, les interactions avec les substrats et les conditions environnementales, les propriétés mécaniques des matériaux 2D peuvent être adaptées à des exigences spécifiques.
