Механические свойства графена и нанокомпозитов на основе графена

В настоящем обзоре подробно рассмотрены современное состояние исследований собственных механических свойств материалов семейства графена, а также получение и свойства объемных нанокомпозитов на основе графена. Наглядно продемонстрирована полезность рамановской спектроскопии для характеристики и изучения механических свойств графеновых чешуек и композитов на их основе. Кроме того, обсуждены стратегии получения объемных нанокомпозитов на основе графена и проанализированы механические свойства нанокомпозитов, представленные в научной литературе. В частности, анализ нескольких сотен публикаций о графенсодержащих композитах выявил уникальную корреляцию между модулем упругости наполнителя, определенным на основе правила смесей, и матрицей композита. Эта корреляция сохраняется для широкого спектра полимерных матриц и указывает на ошибочность распространенного предположения о независимости модуля упругости наполнителя от матрицы, тем самым объясняя кажущееся недостаточное усиление графеном в некоторых системах. Даже при очень низком содержании графена его присутствие может обеспечить значительное упрочнение конечного материала; при этом подробно рассмотрены параметры, оказывающие наиболее сильное влияние на нанокомпозит. Наконец, обсуждены потенциальные области применения и перспективы дальнейшего развития с учетом возможностей масштабирования производства и возможных направлений разработки нанокомпозитных материалов на основе графена.