石墨烯是一種超薄材料，具有超微小彎曲模量、超超薄性等特點?，F在，Jyv?skyl大學納米科學中心的研究人員展示了一種叫做光學鍛造的實驗技術如何使石墨烯變得非常堅硬，將其硬度提高幾個數量級。

　　石墨烯是一種原子薄的碳材料，具有優良的性能，如大載流子遷移率、極好的導熱性和高的光學透明度。它的抗滲性和抗拉強度是鋼的200倍，因此適合納米力學應用。不幸的是，它異常脆弱，使得任何三維結構都極不穩定，難以制造。

　　這些困難現在可能已經結束了，因為一個研究小組已經演示了如何使用一種專門開發的激光療法使石墨烯變得非常堅硬。這種硬化為這種神奇的材料開辟了全新的應用領域。

　　該研究小組此前曾利用脈沖飛秒激光成像方法(稱為光學鍛造)制備了三維石墨烯結構。激光輻照使石墨烯晶格產生缺陷，進而使晶格膨脹，形成穩定的三維結構。在這里，研究小組使用光學鍛造對單層石墨烯膜進行修飾，使其像鼓皮一樣懸浮，并使用納米壓痕法測量其力學性能。

　　測量結果顯示，與原始石墨烯相比，石墨烯的彎曲剛度增加了5個數量級，這是一個新的紀錄

　　一開始，我們甚至沒有理解我們的結果。我們花了很長時間才理解光鍛造對石墨烯的實際影響。然而，逐漸地，我們開始意識到其影響的嚴重性，研究人員說，他領導了表征光學偽造石墨烯特性的工作。

　　頂部-光學鍛造前后懸浮石墨烯鼓皮的原子力顯微鏡圖像。底部-波紋狀材料如何變得更硬的模擬表示。

　　硬化石墨烯為新應用開辟了道路

　　分析表明，在光學鍛造過程中，石墨烯層中的應變工程波紋會引起彎曲剛度的增加。作為研究的一部分，對波紋狀石墨烯膜進行了薄板彈性建模，結果表明，在石墨烯晶格中誘發缺陷的水平上，硬化發生在微米和納米尺度上。

　　執行建模的研究人員說，整體機制很清楚，但要弄清缺陷產生的全部原子細節仍需進一步研究。

　　硬化的石墨烯為新穎的應用開辟了途徑，例如制造微機電支架結構或控制高達GHz范圍的石墨烯膜諧振器的機械諧振頻率。由于石墨烯是輕質，堅固且不可滲透的，因此一種潛力是在石墨烯薄片上使用光學鍛造以制造用于靜脈內藥物轉運的微米級籠狀結構。

　　光學鍛造方法特別強大，因為它可以將硬化的石墨烯特征精確地直接寫入您想要的位置，負責監督新技術發展的研究人員說，并繼續說道，我們的下一步將是擴展我們的想象力，嘗試光學鍛造，看看我們可以制造什么石墨烯器件。