单层石墨烯的弹性性能和内在强度的测定

亲爱的罗伊,

感谢您抽出时间阅读我们的论文。当然，你说应力场在整个试样中是不均匀的是正确的。

我们可以把单层石墨烯样品看作是“鼓面”，只有一个原子层厚，直径为1微米或1.5微米。我们用来偏转石墨烯薄膜中心的AFM尖端的尖端半径约为15纳米或25纳米，这取决于尖端。(顺便提一下，我们不得不使用金刚石AFM尖端进行实验，因为传统的硅AFM尖端在小于破坏单层石墨烯所需的负载时破裂)

计算机模拟石墨烯的失效点表明，它的断裂强度高度依赖于初始缺陷结构，因此我们可以认为它是一种脆性材料。此外，在模拟中，断裂点的应变非常高——超过20%。因此，缺陷随机分布的试样断裂力分布非常广泛，可以用威布尔统计量进行量化。

我们对偏转石墨烯薄膜的应力和应变分布进行了力学分析。仅在薄膜内部1%的区域，应变超过了5%，这相当于几千平方纳米的高应变材料的面积。之前使用STM的实验表明，与我们的来源相同的单层石墨烯在数百平方纳米的区域内不包含任何缺陷。因此，我们希望石墨烯薄膜的最高应力区域也是无缺陷的。

大约24个不同石墨烯薄膜的断裂力分布是高斯分布，而不是威布尔分布。我们实验中断裂力(因此断裂应力)的极高威布尔模量强烈表明石墨烯是无缺陷的，至少在最高应变区域是无缺陷的。出于这个原因，我们声称我们的实验能够对无缺陷的原始石墨烯的“内在”强度进行采样。

回到您关于均匀应变和非均匀应变试样断裂强度可能存在差异的评论，原则上，与试件几何形状和应变分布无关，固有断裂强度是相同的。然而，由于石墨烯是一种脆性材料，任何给定试样的实际断裂力将取决于初始缺陷结构。均匀变形的试样可能有更大的缺陷倾向，因为它有自由边缘，因此由于缺陷周围的应力集中，断裂力较低。

真诚地,

杰夫