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　　在外加應(yīng)力條件下，例如通過(guò)傳統(tǒng)的拉伸方式（以PDMS等柔性材料作為基底）拉伸納米薄膜材料，在被拉伸的納米薄膜材料上形成的裂紋往往具有同時(shí)出現(xiàn)、隨機(jī)且不可控的特征，以此得到的圖案也總是無(wú)序的。這是因?yàn)榛撞牧系膽?yīng)變是全局分布的。這種全局分布的應(yīng)變通過(guò)基底與納米薄膜之間的粘附力及摩擦力傳遞給納米薄膜，使得薄膜內(nèi)多處缺陷同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而使這些缺陷處的局部應(yīng)力達(dá)到該材料的斷裂強(qiáng)度，形成裂紋并擴(kuò)展，這些擴(kuò)展的裂紋可能會(huì)進(jìn)一步和其他缺陷相互作用，改變裂紋的傳播路徑，最終形成納米薄膜上無(wú)序的斷裂圖案。

　　如果在拉伸納米薄膜的過(guò)程中，基底的應(yīng)變是局域分布且可控的，那么傳遞給納米薄膜的應(yīng)變也是局域分布且可控的，這使得納米薄膜的可控?cái)嗔鸦蛘邎D案化納米薄膜成為可能。

利用局域應(yīng)變裁剪技術(shù)實(shí)現(xiàn)單層多晶石墨烯的可控?cái)嗔?/span>

　　基于以上想法，團(tuán)隊(duì)聯(lián)想到了在熱塑性聚合物加工領(lǐng)域的頸縮工藝。該頸縮工藝是指在外加拉應(yīng)力作用下，熱塑性聚合物發(fā)生局部的頸縮現(xiàn)象，這種局部頸縮會(huì)在持續(xù)的拉應(yīng)力作用下移動(dòng)，且伴有強(qiáng)烈的局域應(yīng)變，使得頸縮經(jīng)過(guò)的部分寬度和厚度減小，長(zhǎng)度延長(zhǎng)，最終擴(kuò)展到整層聚合物。受此過(guò)程中動(dòng)態(tài)傳播的局域應(yīng)變的啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種三明治結(jié)構(gòu)的單層多晶石墨烯及聚合物的復(fù)合體-聚碳酸酯/多晶石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯-并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)便的頸縮工藝處理，最終觀察到了一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象：在頸縮未經(jīng)過(guò)的部分，石墨烯保持原貌；在頸縮經(jīng)過(guò)之后，石墨烯斷裂成有序且寬度一致的納米尺寸條帶。在整個(gè)過(guò)程中，石墨烯的斷裂伴隨著頸縮的傳播而有序的發(fā)生。

　　該技術(shù)除了可以作為一種簡(jiǎn)單易操作、低成本、耗時(shí)少的納米薄膜圖案化技術(shù)，還具有以下優(yōu)勢(shì)：得到的石墨烯納米帶具有成數(shù)千上萬(wàn)倍增加的活性邊界。利用這個(gè)優(yōu)異性質(zhì)，團(tuán)隊(duì)證明了相比于未經(jīng)有序斷裂處理的多晶石墨烯薄膜，獲得的石墨烯納米帶可以更加容易地進(jìn)行高濃度氮摻雜，制備成的pH化學(xué)傳感器靈敏度更高。這種可控的局域應(yīng)變技術(shù)，可以為定量研究各類(lèi)缺陷在多晶石墨烯斷裂中的行為和影響提供宏量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步闡明缺陷的力學(xué)行為并為石墨烯的生長(zhǎng)和大規(guī)模應(yīng)用提供指導(dǎo)。

　　本研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等科技項(xiàng)目支持