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成果简介
应力松弛，即应力在给定应变下随时间的减小趋势，是任何结构材料的基本力学行为。石墨烯纤维 (GF) 是一种新型碳纤维，自 2011 年首次发明以来，已呈现出突出的机械性能和多功能性。然而，但是，大部分的研究都集中在机械强度和电/热导的提高上，动态力学行为一直被忽略。本文，浙江大学高超课题组在《Carbon》期刊发表名为“Stress relaxation behaviors of graphene fibers”的论文，研究了 GF 的应力松弛行为，并揭示了新生 GF 的应力严重下降。作者发现松弛过程中的应力下降随着取向度和结晶度的提高而减少。提出了塑化拉伸策略和石墨化过程，以缓解 GF 的松弛，并具有优异的机械强度。优化后的 GF 表现出最佳的应力松弛特性，松弛后仍保留 99% 的应力。这项工作揭示了 GF 的基本松弛行为，并开发了克服应力松弛的有效方法，使 GF 作为结构材料用于实际应用。
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图文导读
图1。氧化石墨烯的表征
图2。石墨烯纤维的制造。
图3。连续塑化拉伸对石墨烯纤维的影响
图4。氧化石墨烯纤维的机械性能。
图5。石墨烯纤维的表征。
图6。GF 的结构。
图7。结构表征。
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小结
总之，系统地研究了石墨烯纤维的应力松弛行为，发现新生的 GOF 和 RGF 中存在严重的应力下降。压力在最初的几百秒内迅速衰减，然后以缓慢的衰减速度持续数小时。为了解决GFs中的应力松弛问题，引入了塑化拉伸策略和石墨化程序以消除随机皱纹并恢复石墨烯结构。我们的结果表明，取向度和结晶度主要解释了应力松弛行为。我们提出了一个半结晶纤维模型来描述我们的 GF 的结构。我们还开发了 Maxwell-Wiechert 模型来解释应力松弛行为。本文揭示了 GF 的一个重要且显着的机械行为，并提供了一种克服严重应力衰减的有效策略。具有合格机械性能的 GF 在未来可用于现实的结构应用。
链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.06.005
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