通过纳米构筑超原子在二维材料中实现曲率编程弯曲刚度

二维材料（如石墨烯和六方氮化硼 (hBN)）因其单平面纳米结构构型而表现出超低的抗弯刚度，这限制了一系列工程应用中的机械鲁棒性。我们通过在此类二维材料的几何结构中引入编程曲率而不增加任何额外质量来解决这一不足，其中纳米构筑超原子经拓扑排布以形成目标曲率。通过严谨的分子动力学模拟，我们证实了在石墨烯和 hBN 等单平面纳米结构中诱导预曲率可显著提高其弯曲刚度，甚至超过多层平面结构。数值模拟进一步揭示了定制基本力-位移本构关系的空前能力，以及利用作为引入曲率函数的局部失稳顺序出现在反向加载方向下实现偏置和非对称非线性编程。这种基于弯曲刚度的曲率依赖性调控来增强和定制二维材料力学特性的新方法，深化了对纳米构筑二维材料力学的基础理解，为其作为横向承载组件以及在传感器、执行器、柔性电子器件和其他纳米机电系统中的动态控制应用铺平了道路。