Des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley ont montré que ces déchirures suivent des règles spécifiques et que le matériau est plus susceptible de se déchirer le long de lignes formant un angle de 30 degrés par rapport à son réseau cristallin. Les résultats, publiés dans la revue Nature Communications, pourraient aider les ingénieurs à concevoir des matériaux à base de graphène plus résistants à la déchirure.
"Nous avons constaté que certaines directions du graphène sont plus susceptibles de se déchirer que d'autres", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Junhao Lin, chercheur postdoctoral au Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'UC Berkeley. "Cela est dû au fait que les atomes de carbone du graphène sont disposés dans un réseau hexagonal et que les liaisons entre ces atomes sont plus fortes dans certaines directions que dans d'autres."
Les chercheurs ont utilisé une combinaison de simulations atomistiques et de calculs théoriques pour déterminer les directions les plus probables de déchirure du graphène. Ils ont constaté que le matériau est plus susceptible de se déchirer le long de lignes parallèles aux bords du réseau hexagonal et que les déchirures sont plus susceptibles de se produire aux coins des hexagones.
"C'est important car cela signifie que nous pouvons concevoir des matériaux à base de graphène plus résistants à la déchirure en évitant ces directions", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Robert Ritchie, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'UC Berkeley. "Par exemple, nous pourrions utiliser des feuilles de graphène orientées de manière à ce que les bords des hexagones soient parallèles à la force appliquée, ou nous pourrions utiliser des feuilles de graphène renforcées avec d'autres matériaux pour les empêcher de se déchirer."
Les résultats pourraient également avoir des implications pour l’utilisation du graphène en électronique. Le graphène est un matériau prometteur pour une utilisation dans les appareils électroniques de nouvelle génération, mais il est important de s’assurer que le matériau est suffisamment solide pour résister aux rigueurs de son utilisation. En comprenant les mécanismes de déchirure du graphène, les ingénieurs peuvent concevoir des dispositifs à base de graphène plus durables et plus fiables.
Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation et le ministère de l'Énergie.
