二硫化钨（WS₂）的机械强度因其层状结构呈现显著的各向异性。层内，钨和硫通过强共价键连接，单层WS₂的抗拉强度可达10-15 GPa，这一数值通过纳米压痕或密度泛函理论（DFT）模拟得出，与二硫化钼（MoS₂）相当。然而，层间仅靠弱范德瓦尔斯力维系，导致块体WS₂的整体抗拉强度大幅降低，约为1-2 GPa。抗压强度也在1-2 GPa范围内，因层间滑动或屈曲易发生；剪切强度更低，仅0.1-0.2 GPa，与其低摩擦特性一致。
WS₂的机械强度因形态不同而变化。纳米管或富勒烯状WS₂因缺陷少、结构优化，抗拉强度可达16-20 GPa，接近石墨烯的水平。然而，块体WS₂因晶界、孔隙等缺陷，强度受限。合成方法影响显著：水热法样品可能因多孔性强度较低，而退火样品更致密，强度略高。温度对其影响在分解点（惰性气氛1250°C，空气510°C）前较小，氧化后强度因转为WO₃而改变。
与钢（屈服强度约400 MPa）或陶瓷相比，WS₂机械强度较低，不适于承重应用。但其高层内强度和低剪切特性使其在涂层或复合材料中增强基材性能，例如在航空航天部件中提供减摩支持。实际使用中，WS₂依赖基材提供结构强度，其自身强度更多体现于微观抗断裂能力，而非宏观承重。
WS₂的机械强度测试需结合拉伸、压缩和剪切实验，纳米尺度数据更能反映其潜力，但在宏观应用中需综合考虑其软性和层状特性。
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