如果一种块状材料能够承受高载荷而没有任何不可逆的损伤（如塑性变形），它通常是脆性的，可能会灾难性地失效。这种强度和断裂韧性之间的权衡也同样延伸到二维材料中。例如，石墨烯具有超高的本征强度和弹性模量，但很脆，断裂韧性较低。六方氮化硼（h-BN）是一种高强度和高弹性模量的二维介电材料，与石墨烯相似。长期以来，它的断裂行为一直被认为是类似的脆性，遵循Griffith’s定律。

近日，美国莱斯大学Jun Lou，新加坡A*STAR的Huajian Gao报道了单晶单层h-BN的高断裂韧性，其有效能量释放率比其Griffith能量释放率和石墨烯的有效能量释放率高出一个数量级。

文章要点

1）研究人员在单层h-BN中观察到了稳定的裂纹扩展，并得到了相应的裂纹阻力曲线。裂纹扩展过程中，由于裂纹尖端的非对称边缘弹性性质和边缘交换，裂纹偏转和分支反复发生，这本质上使材料增韧，从而使得裂纹能够稳定扩展。原位实验观察结果得到了理论分析的支持。

这项研究表明，单层h-BN具有更多的实际利用价值和潜在的新技术应用机会，例如为二维器件增加机械保护。

参考文献

Yang, Y., Song, Z., Lu, G. et al. Intrinsic toughening and stable crack propagation in hexagonal boron nitride. Nature 594, 57–61 (2021)

DOI：10.1038/s41586-021-03488-1

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03488-1