Gastryck applicerades på ett skrynkligt grafenmembran för att få det att bukta ut och stelna. Resultatet? Gastrycket avslöjade att detta atomtunna kolmaterial - allmänt antaget vara starkt och styvt - har en "mjukare sida". Den större än väntade minskningen av styvhet med ökad skrynkling fick forskare att förfina sin förståelse för materialets mekanik.

Fyndet av mjuk mekanik i ett hårt material ger ingenjörer en "knopp" för att stämma egenskaper. Det är, ändra grafens form, eller grad av skrynkning, ändrar sin styvhet. Material kan töjas för applikationer där mindre styvhet är önskvärd, som cykelkomponenter, där minskad styvhet fungerar som en naturlig fjädring för att dämpa en hård åktur, eller flygplansdelar, där mindre spröda material är mindre benägna att katastrofalt misslyckas.

Även om grafen anses vara ett 2-D-material, den existerar aldrig i ett helt platt tillstånd. Som skrynklig hud, när detta atomiskt tunna kol syntetiseras, med vilken teknik som helst, det är skrynkligt. På Center for Nanophase Materials Sciences, forskare utsatte ett grafenmembran för gas under tryck för att få det att bukta ut, sträcker ut sina rynkor och tillåter mätning av elastiska egenskaper vid olika grader av skrynkling. Experimenten var särskilt utmanande på grund av membranets tunnhet. Forskarna använde Raman -spektroskopi för att mäta förändringar i belastningen för grafen (avslöjad av vibrationsspektra, eller signaturer av interaktioner mellan atomer) och interferometrisk profilometri för att mäta yt topografi av skrynklig grafen (avböjningar av några mikron längs den vertikala axeln, d.v.s. vinkelrätt mot planet för perfekt platt grafen).

Dessa komplementära tekniker låter forskare titta på samma prov på olika sätt för att få en ny förståelse för vad som händer när grafen böjer sig. De upptäckte ett oväntat olinjärt samband mellan kraften som appliceras på ett skrynkligt grafenmembran och avståndet det avböjer jämfört med vad teorin förutsäger för perfekt platt grafen. Det betyder att materialet initialt ger lätt men blir successivt styvare ju mer det deformeras (i detta fall, som grafenmembranet utbuktar som svar på gasens tryck). "Mjukare, "eller mindre stel, kolmaterial kan vara fördelaktigt i många tekniska tillämpningar, såsom konstruktionsmaterial som är mindre benägna att utveckla sprickor och kan ge efter innan de når felpunkten. Dessa "skrynkliga" material kan visa sig vara bättre än starka men spröda material som misslyckas katastrofalt.