元素百科为您介绍研究发现纳米管“螺纹管”使石墨烯的硬度提高一倍。一张图像描绘了在电子显微镜下测试后的钢筋石墨烯的样品，由莱斯大学的材料科学家进行了测试。它展示了裂纹是如何以曲折的方式扩展的，而不是像普通石墨烯那样是直的。钢筋石墨烯通过两侧的分子作用力连接到一个平台上，从而缓慢地将材料分开。

莱斯大学的研究人员发现，抗断裂的“钢筋石墨烯”是原始石墨烯的两倍多。石墨烯是一层一原子厚的碳。在二维尺度上，石墨烯的强度比钢强，但由于石墨烯太薄，它仍然容易被撕破和撕裂。 

钢筋石墨烯是一种纳米级的钢筋(钢筋)在混凝土中的模拟物，其中嵌入的钢筋提高了材料的强度和耐久性。2014年，由莱斯化学家詹姆斯·图尔实验室开发的钢筋石墨烯，使用碳纳米管作为增强材料。 

在“美国化学学会杂志”(ACS Nano)上的一项新研究中，赖斯材料科学家、研究生兼主要作者埃米莉·哈科皮安和包括图尔在内的合作者进行了压力测试，发现纳米管钢筋转移并桥接了裂缝，否则这些裂缝就会在未增强的石墨烯中扩展。 

实验表明，纳米管有助于石墨烯保持弹性，同时也减少了裂纹的影响。这不仅适用于柔性电子产品，也适用于电活性可穿戴设备或其他希望具有耐压性、灵活性、透明性和机械稳定性的设备。实验室的力学测试和布朗大学合作者的分子动力学模拟都揭示了这种材料的韧性。 

石墨烯优异的导电性使其成为器件的有力候选材料，但它的易碎性是一个缺点。两年前，石墨烯的强度只有其最弱的一环。这些测试表明，原始石墨烯的强度“大大低于”其报告的内在强度。在后来的一项研究中，实验室发现二硒化钼(研究者感兴趣的另一种二维材料)也是易碎的。 

对钢筋石墨烯进行类似的测试，这种石墨烯是将单壁纳米管旋涂在铜基板上，然后通过化学气相沉积在上面生长石墨烯。 

为了对钢筋石墨烯进行应力测试，研究人员不得不将其拉成碎片，并测量所施加的力。经过反复试验，实验室发明了一种方法，可以切割材料的微小部分，并将其安装在实验台上，以便与扫描电子和透射电子显微镜一起使用。 

研究人员不能使用胶水，所以他们必须了解材料和测试设备之间的分子间作用力。

钢筋并不能阻止石墨烯的最终失效，但是纳米管通过迫使裂纹在扩散过程中的弯曲和凹凸不平而减缓了这一过程。当作用力太弱而无法完全破坏石墨烯时，纳米管有效地桥接了裂纹，并在某些情况下保持了材料的导电性。 

在早期的测试中，研究结果显示石墨烯具有4兆帕斯卡的天然断裂韧性。相比之下，螺纹石墨烯的平均韧性为10.7兆帕斯卡。 

研究的合著者高华健和他在布朗大学的团队模拟证实了物理实验的结果。高的团队在模拟中发现了同样的效果，在石墨烯中有顺序排列的钢筋，与在物理样品中测量的结果相同，钢筋指向四面八方。 

这些模拟是很重要的，因为它们能让我们在显微镜技术无法获得的时间尺度上看到这个过程，这只会给我们提供快照。 

钢筋石墨烯的结果是许多新材料表征的第一步。研究人员希望这开辟了一个人们可以追求的方向，为应用程序设计2D材料功能。