石墨烯是世界上最坚固的材料之一，兼具了超薄和柔韧的特性。石墨烯材料被认为是推动未来技术发展的关键之一。研究人员表示，不论是生产可伸缩电子产品，还是制造肉眼不可见的微型机器人，工程师们都需要对石墨烯的力学原理（如屈服和弯曲）“了若指掌”，这样才能充分发挥它们的潜力。材料科学与工程研究生、论文作者Edmund Han说：“抗弯曲刚度是材料的基本力学特性之一。尽管我们研究石墨烯的时间已经长达20余年，但我们仍然对这个基本性质不甚了解。其最根本的原因在于，对同样的石墨烯，不同的研究团队可能会得出跨越数量级的答案。”

Han所在的研究团队找到了研究结果不一致的原因。机械科学与工程研究生、论文作者Jaehyung Yu说：“此前，工程师们在研究石墨烯的弯曲问题时，标准并不统一。我们发现，石墨烯在‘稍微弯曲’和‘强烈弯曲’两种情况下的表现是截然不同的。稍微弯曲石墨烯，它会表现得像一块硬板。而强烈弯曲时，石墨烯原子层发生相对滑动，表现出柔韧性。”论文作者、Arend van der Zande补充说：“我们的研究结果表明，尽管每个团队的结论不同，但他们都是正确的。我们建立的模型，通过展示石墨烯力学性能与弯曲程度之间的关系，解决了分歧。”

为了制造出可弯曲石墨烯，Yu将另一种二维材料——氮化硼制成了原子级台阶，然后在其上方覆盖石墨烯。这种“台阶覆盖”方法，使研究人员得以精确地控制石墨烯材料的弯曲程度。Han用聚焦离子束切下一片材料，然后用电子显微镜观察了每一层石墨烯的位置。随后，研究人员用建模方法分析了石墨烯的弯曲刚度。论文作者Pinshane Huang说：“实验中，弯曲石墨烯受到两种力的作用。第一种是原子对表面的吸附力，它是对材料的拉力。另一种是回弹力，它是材料自身应对拉力的对抗力。”计算机建模部分负责人Elif Ertekin教授说：“我们观测到了石墨烯在弯曲时，从刚性到柔性的转变。原子尺度的建模，可以证实转变驱动力来自于层间滑动。”

研究人员认为，新结论对制造体积小、柔韧度高、能与细胞和生物材料相互作用的装置有启发意义。van der Zande展望说：“细胞可以改变形状，并响应环境刺激。如果我们想要开发出具有生物系统功能的微型机器人，那就必须先攻克电子系统柔软化的难题。我们发现，多层石墨烯中由于存在层间滑移现象，其柔软性比同等厚度的传统材料高若干数量级。”

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