資料的疲憊損壞沒有顯著的征兆，研討疲憊行為對評價資料可靠性至關重要。而二維資料是否會表現出疲憊現象、損害機制是什么均不清楚。本文發現在均勻應力為71 GPa，應力改變規模為5.6 GPa下，疲憊壽數能夠超越10^9周次，這種應力水平至少比高強度鋼和航空航天鋁合金的微觀疲憊試驗高出一個數量級。

一般，資料在遠低于抗拉強度的循環載荷效果下會發生機械疲憊，因此研討疲憊行為對評價處于長時刻動力載荷下的資料可靠性至關重要。現在二維資料(2D)的疲憊壽數和損害機理尚不清楚。近日，加拿大多倫多大學的研討者對獨立式(freestanding) 二維資料，特別是石墨烯和氧化石墨烯(GO)進行了疲憊研討。使用原子力顯微鏡研討發現，當均勻應力為71 GPa，應力改變規模在5.6 GPa時，單層和多層石墨烯的疲憊壽數超越10^9循環周次，比迄今為止報導的任何資料都要高。

疲憊損壞特點

突然性：開裂時并無顯著的微觀塑性變形，開裂前沒有顯著的預兆，而是突然地損壞；
低應力：疲憊損壞在循環應力的最大值，遠低于資料的抗拉強度或屈服強度的情況下就能夠發生；
重復載荷：疲憊損壞是屢次重復載荷效果下發生的損壞，它是較長時刻的交變應力效果的結果，疲憊損壞往往要經歷一定時刻，與靜載下的一次損壞不同；
缺點靈敏：疲憊對缺點（例如缺口、裂紋及組織缺點）十分靈敏，因為疲憊損壞是從部分開端的，所以它對缺點具有高度的選擇性；

疲憊斷口：疲憊損壞能清楚地顯現出裂紋的發生、擴展和最后開裂三個組成部份。
二維資料(2D)現已廣泛應用于機械和電子范疇，這些范疇中資料常受循環應力的影響。但是，在這些原子級薄膜資料是否會表現出疲憊現象還不清楚。假如出現疲憊，又會衍生出以下問題：疲憊壽數是多少？潛在的損害機制是什么？雖然對石墨烯等2D資料的固有疲憊行為缺少了解，但微觀研討現已證明，即便只添加少數(<1wt%)石墨烯，也能將聚合物基復合資料的疲憊壽數進步約——1-2個數量級。

研討者借用原子力顯微鏡對石墨烯和氧化石墨烯進行疲憊研討。石墨烯的疲憊曲線(圖2a)顯現，當Fdc從——80%削減到——50%時，疲憊壽數顯著進步，從10^5個循環增加到10^9循環周次以上。關于直徑為2.5μm的石墨烯，根據非線性有限元分析，其均勻應力為71 GPa，在50%的靜態開裂力和5nm的頂級振幅下應力改變規模為5.6 GPa。在如此高的均勻應力和應力幅值下，還沒有其他資料的疲憊壽數能夠超越10^9個循環。這種應力水平至少比高強度鋼和航空航天鋁合金的微觀疲憊試驗高出一個數量級。超薄(亞微米)金屬薄膜(如銅或金)的疲憊壽數對厚度和晶粒尺度有很強的依賴性，但其抗疲憊功能均低于石墨烯。其他碳多晶型，如石墨和化學氣相堆積(CVD)鉆石，也被證明別離能在超越10^9和10^7循環周次存活，但其應力水均勻小于1 GPa。

研討還發現，單層石墨烯的疲憊失效是大規模驟變的，并沒有損害累積；分子動力學模仿顯現，這是經過缺點附近應力介導的鍵重構完成的。相反，氧化石墨烯中的官能團具有部分疲憊損害累積機制。

1、2D資料的疲憊性測驗

2、石墨烯的疲憊

3、氧化石墨烯的疲憊

4、疲憊開裂形態。

5、石墨烯和氧化石墨烯的MD疲憊模仿。

本研討不僅為石墨烯納米復合資料的疲憊增強行為供給了基礎研討，也為其他二維資料的動態可靠性評價供給了新起點。石墨烯與氧化石墨烯之間的力學差異表明，功能化是調整疲憊行為的潛在途徑。這種疲憊測驗方法也能夠應用于其他廣泛應用于各種柔性電子應用的二維資料。