Impact of Structural Defects on the Elastic Properties of Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks (2D COFs) under Tensile Stress

共价键 材料科学 复合材料 模数 各向异性 弹性模量 分子动力学 多孔性 纳米技术 极限抗拉强度 化学 计算化学 物理 有机化学 光学
作者
Haoyuan Li,Jean‐Luc Brédas
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:33 (12): 4529-4540 被引量:54
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.1c00895
摘要

Two-dimensional covalent organic frameworks (2D COFs) represent an emerging class of permanently porous, lightweight materials. While their mechanical properties represent a fundamental intrinsic feature most relevant for their applications, they remain poorly understood. This is exemplified by the fact that there exists a large variation in previously reported Young's moduli. Also, a large number of structural defects can be present within the 2D COF films, whose impact on the mechanical properties needs to be addressed. Here, based on an efficient computational protocol to evaluate the Young's moduli and Poisson's ratios of 2D COFs from molecular dynamics simulations, we investigate the mechanical properties, under tensile stress, of representative (honeycomb-kagome) boronate ester- and imine-linked 2D COFs, i.e., COF-5 and TAPB-PDA COF. In both systems, the Young's moduli are found to be dependent on the stretching direction and range from 4 to 24 GPa. A large Poisson's ratio of 0.9–1.1 is found, which suggests that 2D COFs have a large contraction in the transverse direction when stretched. These results point to 2D COFs as anisotropic elastic materials. Importantly, the presence of structural defects is found to significantly impact the mechanical properties of 2D COFs. For instance, the presence of 3% vacancies can lead to a ∼50% decrease in Young's modulus. Our work provides a comprehensive understanding of the elastic properties of representative 2D COFs, a useful stepping stone when considering these systems for a variety of applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
星如繁花完成签到,获得积分0
1秒前
123完成签到 ,获得积分10
1秒前
Nick完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
charlins完成签到,获得积分10
3秒前
Q42完成签到,获得积分10
4秒前
开心誉完成签到,获得积分10
4秒前
麦当劳没有MM关注了科研通微信公众号
4秒前
文献狂人完成签到,获得积分10
4秒前
阳光的凌雪完成签到 ,获得积分10
4秒前
筱星完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
海因伯顿完成签到,获得积分10
6秒前
Xx完成签到,获得积分10
6秒前
美满的机器猫完成签到,获得积分10
6秒前
思源的应助被江辰汐月采纳,获得10
6秒前
桌子完成签到,获得积分10
6秒前
Ftplanet完成签到,获得积分10
6秒前
wh完成签到,获得积分10
7秒前
xiaoo七完成签到,获得积分10
7秒前
忆初完成签到,获得积分10
7秒前
辛溪发布了新的文献求助10
7秒前
bzp完成签到,获得积分10
8秒前
wangjia完成签到 ,获得积分10
8秒前
zcs完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
swift完成签到,获得积分10
9秒前
大气的山彤完成签到,获得积分10
9秒前
wxy完成签到,获得积分10
9秒前
梁大眼博士完成签到,获得积分10
11秒前
KUN完成签到,获得积分10
11秒前
贝贝完成签到,获得积分10
11秒前
无极微光的应助被英仙座采纳,获得20
11秒前
跳跃完成签到,获得积分10
11秒前
shengcq完成签到,获得积分10
12秒前
科研通AI6.2的应助被六六采纳,获得10
12秒前
kelite完成签到 ,获得积分10
12秒前
不贪玩的不艳完成签到,获得积分10
12秒前
宿舍放孔明灯完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 1: A–B 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7792422
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9329421
关于积分的说明 20428504
捐赠科研通 7382252
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3323696
关于科研通互助平台的介绍 2471629
邀请新用户注册赠送积分活动 2340844