Crack Propagation and Fracture Toughness of Graphene Probed by Raman Spectroscopy

拉曼光谱 石墨烯 材料科学 断裂韧性 复合材料 光谱学 断裂力学 韧性 纳米技术 光学 物理 量子力学
作者
Zilong Zhang,Xuewei Zhang,Yunlu Wang,Yang Wang,Yang Zhang,Chen Xu,Zhenxing Zou,Ze‐Hao Wu,Jing Wang,Pei Zhao,Hongtao Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:13 (9): 10327-10332 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acsnano.9b03999
摘要

Fracture behaves as one of the most fundamental issues for solid materials. As a one-atom-thick crystal, many aspects in fracture mechanics of graphene are of high significance, such as the crack propagation and its fracture toughness. Here we present a method to study the fracture characteristics of graphene using Raman spectroscopy and designed chemical-vapor-deposited monolayer graphene with preset cracks. The dynamic fracture process of graphene was experimentally observed, and its fracture toughness was obtained using Griffith's criterion based on the strain distribution derived from the frequency shifts of Raman bands. The fracture toughness of Kc = 6.1 ± 0.6 MPa[Formula: see text] and Gc = 37.4 ± 6.7 J/m2 are comparable with the previously reported theoretical and experimental values, and we believe that this simple and easy-to-operate approach of characterizing the fracture of graphene using Raman spectroscopy can also be extended to other two-dimensional materials.

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