力学所在单层石墨烯弯曲特性研究方面取得新进展

　　在非约束或弱约束条件下石墨烯在热力扰动下将不可避免发生屈曲，这一过程由两个关键的物理量控制——正常弯曲刚度和高斯弯曲刚度。依据富勒烯和单壁纳米碳管的几何特性，需要两个主曲率半径来决定富勒烯的几何结构，但碳管仅需一个曲率半径（见图一）。

　　这一特征使得研究者能结合第一原理计算与Helfrich哈密顿量来准确确定单层石墨烯的弯曲刚度和高斯弯曲系数。结果表明，单层石墨烯的正常弯曲刚度为1.44电子伏(2.31×10-19牛米)，而其高斯弯曲刚度为-1.52电子伏(2.43×10-19牛米)。魏宇杰等发现单层石墨烯的弯曲刚度和生物细胞膜的弯曲刚度接近，从力学上表明这一材料和生物细胞之间可能轻易产生相互匹配作用。

　　图一：示意图展示控制单层石墨烯屈曲的两个关键弹性常数。依据富勒烯和单壁纳米碳管的几何特性，我们需要两个主曲率半径来决定富勒烯的几何结构，但碳管仅需一个曲率半径。这一特征使得我们能结合第一原理计算与Helfrich哈密顿量来确定单层石墨烯的弯曲刚度和高斯弯曲系数。