7月1日，Nature Materials（《自然—材料学》）在线发表了中科院力学研究所非线性力学国家重点实验室魏宇杰研究员等揭秘5-7环缺陷如何影响石墨烯强度的论文。这一工作对二维晶体结构中典型缺陷的相互作用提供了基本方法，对石墨烯在柔性结构中的应用具有重要意义，且对典型碳结构包括碳管、富勒烯、石墨烯中的类似缺陷研究有指导意义。

石墨烯的二维晶体结构对现存的理论构成挑战，这些理论通常适用于描述三维结构。现阶段，建立适用于石墨烯的结构与性能之间的关联至关重要，这有助于我们充分利用这一材料的诸多优异特性。随着大面积多晶石墨烯的制备成功，理解晶界对石墨烯的性能影响既有工程价值，也有重要的科学意义。

利用分子动力学、第一原理计算，再结合连续介质力学模型，研究人员发现石墨烯的强度可随晶界角度的变化增强或减小。石墨烯的强度不单纯依赖于缺陷密度，且与缺陷的具体构型密切相关。缺陷之间存在相互作用，这一作用可以很好地用旋错产生的应力场来表征 (如图一所示)。在缺陷等周期排列的情况下，石墨烯强度与晶界角度的平方成线性关系。研究发现断键从6-7环共享位置开始，这一位置的电子云密度最低，键合最弱 (如图二所示)。

Nature Materials是《自然》出版集团出版的材料领域顶级期刊，于2002年9月创办。

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图一：石墨烯中典型5-7环缺陷产生的应力场。a到c分别为利用旋错理论产生的应力云图σxx, σyy, and txy；e到g为对应的分子动力学计算结果。

图二：石墨烯中的电子云密度，可看到6-7环共享位置的电子云密度最低（蓝色），键合最弱。左图为原子结构；右图为电子云密度，箭头所示位置密度最低，通常是初始断键的地方。