由于材料在實(shí)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(jī)械強(qiáng)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(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種化學(xué)手段改變機(jī)械特性的新策略，通過(guò)引入化學(xué)官能團(tuán)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(guò)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(guò)MEMS器件在透射電鏡內(nèi)對(duì)有裂痕的氧化石墨烯進(jìn)行了原位拉伸測(cè)試，直至其完全斷裂。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，多層氧化石墨烯對(duì)裂痕有抑制機(jī)制。裂痕開(kāi)始擴(kuò)展時(shí)，并沒(méi)有像石墨烯一樣瞬間擴(kuò)展到薄膜邊緣，而是停在中間，在應(yīng)力進(jìn)一步加大后，裂痕才擴(kuò)展到薄膜邊緣，這種裂痕抑制機(jī)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(lái)計(jì)算其斷裂韌性，團(tuán)隊(duì)在文中證明了對(duì)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(lái)計(jì)算。團(tuán)隊(duì)通過(guò)高清電鏡圖像，用有限元的方法和J-積分理論計(jì)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(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法，多倫多團(tuán)隊(duì)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(duì)于單層的氧化石墨烯而言，裂痕一旦開(kāi)始擴(kuò)展，會(huì)自然追尋更容易斷裂的具有氧化官能團(tuán)的碳原子，當(dāng)一旦遇到需要更大能量才能破壞的SP2鍵時(shí)，就需要更大的應(yīng)變能力而停止擴(kuò)展；而石墨烯由于不具備氧化官能團(tuán)，所以在相同條件下雖然需要更高的應(yīng)力使裂痕開(kāi)始擴(kuò)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(kuò)展裂痕均相同，而對(duì)于多層氧化石墨烯而言，由于氧化官能團(tuán)的無(wú)序分布，其每層的裂痕擴(kuò)展路徑不同，導(dǎo)致需要更多的應(yīng)變能。