2차원(2D) 재료는 초박막 구조와 초고(高) 표면적-부피비로 인해 기존의 벌크 재료에서는 나타나지 않는 뛰어난 기계적 특성을 지닌다. 기본 연구와 응용 분야 양측에서의 큰 잠재력에도 불구하고, 2D 재료의 근본적으로 중요하고 방향 의존적인 기계적 반응에 대한 심층적 이해는 드물게만 이루어져 왔다. 본 연구에서는 반응성 분자 동역학 시뮬레이션을 사용하여 점진적으로 변화하는 인장 방향에 따른 2D 전이금속 탄화물(MXene)의 인장 기계적 거동을 처음으로 조사한다. 결합이 매우 강한 다원자 두께 구조임에도 불구하고, MXene은 모든 방향에서 유연/웨어러블 응용에 바람직한 등방성 강성을 보이면서 11–17%로 유의하게 높은 연신성을 나타내는 한편, 비정상적인 파괴 이방성을 보인다. 특히 이러한 기계적 특징은 표면 종결의 존재/부재와 무관하게 질적으로 동일하게 유지되었다. 우리는 MXene이 인장 방향 및/또는 표면 종결 여부와 관계없이 항상 지그재그 원자 가장자리를 갖는 파편으로 파괴된다는 사실을 발견한다. 우리는 상세한 파괴 메커니즘을 규명하고, 이를 다른 육각형 2D 재료로의 일반화 가능성을 제안하였으며, 원시(pristine) 및 표면 수소화된 그래핀 나노시트 모두에 대해 검증을 수행한다. 이러한 결과를 바탕으로, 마지막으로 MXene의 고유한 파괴 이방성을 빠르고 신뢰성 있게 예측하기 위한 물리적으로 견고하며 계산적으로 효율적인 프레임워크를 제시하고, 시간 소모가 큰 시뮬레이션 결과와의 뛰어난 일치성을 보이며, 2D 재료 역학 전반에 대한 폭넓은 적용 가능성을 시사한다.

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