2012年7月1日，NATURE MATERIALS（《自然-材料》期刊）在线发表了力学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既有工程价值，也有重要科学意义。利用分子动力学、第一原理计算，再结合连续介质力学模型，我们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。我们发现断键从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为Nature的姐妹期刊，是Nature Publishing Group出版的材料领域顶级期刊，2002年9月创办，今年的影响因子32.8。

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。

(a)　　　　　　   (b)

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。(a)原子结构。(b)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。

原文链接：

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/pdf/nmat3370.pdf