بررسی مقاومت برشی و اصطکاک در گرافن

گرافن ماده‌ای ورقه‌ای با شبکه‌های لانه زنبوری از جنس کربن است که
ضخامتی در حد یک اتم دارد. این ماده پتانسیل به‌کارگیری در نسل جدید
نمایشگرها و پیل‌های خورشیدی را دارا است، دلیل این امر انعطاف‌پذیری،
رسانایی و شفافیت گرافن است. برای این که گرافن به‌عنوان نوسانگر
نانوالکترومکانیکی یا نانوحسگر به‌کار گرفته شود باید رفتارهای ساختاری و
محدودیت‌ها آن مشخص گردد. فابیتزیو اسکارپا، استاد مواد هوشمند در دانشگاه
بریستول می‌گوید برای بهبود طراحی نانوحسگرهای گرافنی باید درک بهتری از
رفتار مکانیکی و مورفولوژی ذاتی گرافن داشت همچنین لازم است اصطکاک داخلی
آن را بهتر شناخت. نتایج کار ما نشان داد که گرافنی که از طریق رسوب فیزیکی
از فاز بخار به‌دست می‌آید می‌تواند جایگزین مناسبی برای حسگرهای
نانومکانیکی باشد.

این گروه تحقیقاتی با استفاده از روش CVD فیلم‌های
گرافنی را روی فویل مس نشست دادند برای این کار از یک کوره کوارتزی در دمای
۱۰۳۰ درجه سانتیگراد استفاده شد. مواد اولیه این فرآیند گاز متان و هیدروژن
است. پس از تولید گرافن با این روش، محققان به بررسی خواص الاستیک این ماده
پرداختند. نتایج نشان داد که اصطکاک داخلی و مدول برشی میان گرافن تک لایه
و چند لایه با یکدیگر متفاوت است. دلیل این تفاوت ممکن است مربوط به
پیوندهای بین صفحه‌ای در گرافن باشد.

میانگین مدول برشی گرافن که در این پروژه به‌دست آمد با
محاسبات نظری که پیش از این برای گرافن تک لایه دست نخورده انجام گرفته بود
مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدول برشی بالا و اصطکاک درونی پایین برای
گرافن وجود دارد. محققان این پروژه در نهایت چنین نتیجه‌گیری کردند که
گرافن به‌دست آمده از روش CVD برای استفاده در حسگرها مناسب بوده و
می‌تواند جایگزین خوبی برای حسگرها فعلی باشد.