由于材料在實際應(yīng)用中都有固有缺陷，所以斷裂韌度在很多情況下更能反映材料的力學(xué)特性，而楊氏模量和機械強度非常高的材料，斷裂韌度并不一定同樣高。

有鑒于此，多倫多大學(xué)Yu Sun,Chandra Veer Singh,Tobin Filleter團隊發(fā)展了一種化學(xué)手段改變機械特性的新策略，通過引入化學(xué)官能團到二維材料中，并增加石墨烯的厚度，極大地提高了二維材料的塑性特性及斷裂韌度，并有望大規(guī)模低成本的廣泛應(yīng)用在二維材料應(yīng)用領(lǐng)域。

研究人員利用透射電鏡，首先通過電子槍在多層氧化石墨烯上蝕刻了約其寬度10%的裂痕，之后通過MEMS器件在透射電鏡內(nèi)對有裂痕的氧化石墨烯進行了原位拉伸測試，直至其完全斷裂。

實驗中發(fā)現(xiàn)，多層氧化石墨烯對裂痕有抑制機制。裂痕開始擴展時，并沒有像石墨烯一樣瞬間擴展到薄膜邊緣，而是停在中間，在應(yīng)力進一步加大后，裂痕才擴展到薄膜邊緣，這種裂痕抑制機制是首次在二維材料中發(fā)現(xiàn)。

另外，由于多層氧化石墨烯的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈非線性，所以格利菲裂痕定理不能被用來計算其斷裂韌性，團隊在文中證明了對非線性二維材料應(yīng)用格利菲裂痕定理的不合理性，并指出非線性材料的斷裂韌性應(yīng)由Hutchinson及Rice提出的J-積分理論來計算。團隊通過高清電鏡圖像，用有限元的方法和J-積分理論計算得出，多層氧化石墨烯的斷裂韌度是單層純碳石墨烯的3倍以上。

通過分子動力學(xué)模擬的方法，多倫多團隊指出可能導(dǎo)致多層氧化石墨烯呈現(xiàn)裂痕抑制現(xiàn)象的潛在原因是：對于單層的氧化石墨烯而言，裂痕一旦開始擴展，會自然追尋更容易斷裂的具有氧化官能團的碳原子，當(dāng)一旦遇到需要更大能量才能破壞的SP2鍵時，就需要更大的應(yīng)變能力而停止擴展；而石墨烯由于不具備氧化官能團，所以在相同條件下雖然需要更高的應(yīng)力使裂痕開始擴展，但是不呈現(xiàn)裂痕抑制現(xiàn)象。另外，多層氧化石墨烯比單層純碳石墨烯斷裂韌度高的潛在原因是：純碳石墨烯每層的擴展裂痕均相同，而對于多層氧化石墨烯而言，由于氧化官能團的無序分布，其每層的裂痕擴展路徑不同，導(dǎo)致需要更多的應(yīng)變能。