您的当前位置:首页 > > 北科大&北工大&港大,重磅Science! – 材料牛 正文
时间:2024-10-06 07:01:32 来源:网络整理 编辑:
一、【科学背景】陶瓷在一系列应用中表现出极具吸引力的特性,包括高硬度、高强度、优异的耐腐蚀性和显著的耐高温性。这些特性使陶瓷在航空航天和汽车工程、能源储存、电子和半导体等多个领域都有用武之地。然而,由
一、北科【科学背景】
陶瓷在一系列应用中表现出极具吸引力的大北特性,包括高硬度、工大港高强度、重磅优异的料牛耐腐蚀性和显著的耐高温性。这些特性使陶瓷在航空航天和汽车工程、北科能源储存、大北电子和半导体等多个领域都有用武之地。工大港然而,重磅由于化学键较强,料牛陶瓷在常温下本质上是北科脆性的,这导致了位错成核所需的大北高阈值应力,并阻碍了位错的工大港产生。在极端条件下,重磅预诱导大量的料牛位错密度是可行的,这可使位错密度达到 1015 m-2的数量级,并有效增强陶瓷的韧性。然而,一旦这些预先诱导的位错耗尽,就很难再成核产生新的位错以实现持续变形,从而引发化学键断裂,最终导致灾难性失效。因此,陶瓷中位错成核的高阈值应力大大限制了通过位错工程策略改善塑性的潜力。因此,有几种策略旨在通过替代机制来提高陶瓷的塑性。例如通过在相干界面上进行键合转换来改善氮化硅陶瓷的压缩塑性。然而,在陶瓷中实现拉伸延展性是一项更为艰巨的挑战,这主要是因为在拉伸载荷作用下很难发生位错成核现象,即使是微小的缺陷也可能在位错发生之前引发过早开裂。
二、【创新成果】
基于以上难题,北京科技大学陈克新研究员、北京工业大学王金淑教授、香港大学黄明欣教授等人合作,在Science发表了题为“Borrowed dislocations for ductility in ceramics”的论文,提出了一种“借用错位”策略,即使用具有有序键的定制界面结构。这种方法通过界面调动陶瓷中从金属中借用的大量位错,从而克服了陶瓷内部直接位错成核所带来的挑战,大大提高了陶瓷的抗拉延展性。这种策略为提高陶瓷的拉伸延展性提供了一种方法。
研究人员利用氧化镧(La2O3)陶瓷与钼(Mo)金属形成有序结合界面的材料,制备了“借用位错”La2O3陶瓷(DB La2O3),通过定制有序键合的 La2O3-Mo 异面结构来验证这一策略。
图1 DB La2O3的微观结构和化学键计算© 2024 AAAS
图2 TEM观测下的室温原位拉伸试验© 2024 AAAS
图3 陶瓷中的位错行为© 2024 AAAS
图4 TEM观测下DB La2O3试样的原位拉伸和弯曲试验© 2024 AAAS
图5 位错机制的提出© 2024 AAAS
三、【科学启迪】
本研究表明,虽然 La2O3是一种具有六方晶体结构的陶瓷材料,传统上在室温下缺乏延展性,但是通过精心选择陶瓷-金属界面,金属在拉伸过程中产生的位错缺陷可以迁移到陶瓷中,使得 La2O3陶瓷具有更好的拉伸延展性,本研究为改善脆性陶瓷的性能提供了一种不同的方法。此外,研究人员还将这一策略扩展到其他陶瓷-金属体系,如 CeO2-Mo。在具有萤石结构的 CeO2中也观察到了广泛的位错,并因此获得了良好的拉伸延展性。
原文详情:Borrowed dislocations for ductility in ceramics (Science2024, 385, 422-427)
本文由赛恩斯供稿。
Acta Mater.:HNO3氧化FeSiAl硬磁复开物的隐微挨算、睁开机制与磁教功能间的关连 – 质料牛2024-10-06 06:58
Nano Energy:用于远距离物联网的风力自供电无线情景传感器 – 质料牛2024-10-06 06:52
最新Chem. Rev.顶刊综述:光散开去世物质料战基于光的3D挨印策略正在去世物医教中的操做 – 质料牛2024-10-06 06:27
十篇文章教您若何“减薄”钙钛矿质料 – 质料牛2024-10-06 06:27
北京交小大丁克俭&余宇Adv. Mater. : 概况碳环挨算梯度异化增长g2024-10-06 05:18
最新Science:强烷基C2024-10-06 04:59
Goodenough接班人Arumugam Manthiram团队Joule:借助碲晃动锂群散真现了无背极贫电解量锂硫电池 – 质料牛2024-10-06 04:57
金属质料的退役誉伤或者裂纹扩大可能产去世正在中力的卸载阶段 – 质料牛2024-10-06 04:37
女孩子跨年那天不要脱亵服神彩包战男孩子跨年那天不要脱内裤神彩包分享2024-10-06 04:16
“张”“张”有度 ─ 慎稀重重叠可提降1T相MoS2两维纳米片的电催化活性 – 质料牛2024-10-06 04:15
刘恺威杨幂仳离是真的吗?杨幂刘恺威仳离底细曝光2024-10-06 07:00
中科小大&斯坦祸 Nano Lett.:一种下倍率功能的锂锰氧化物2024-10-06 06:26
中科院物理所Adv. Mater.:份子间π2024-10-06 06:26
济北小大教Nano Energy: 下储能特色的多层柔性介电薄膜电容器 – 质料牛2024-10-06 05:59
如下哪项行动,是我国今世文人喜爱正在上巳节做的2024-10-06 05:46
今日最新Nature: 短程有序挨算影响CrCoNi中熵开金功能 – 质料牛2024-10-06 05:19
Oleg Borodin&王秋去世教授Nature Energy:富LiF固体电解量界里的电解液的设念助力下功能微米级开金背极电池 – 质料牛2024-10-06 05:17
“短缺好师少教师”:劣化PEO基固态锂硫电池反映反映机理 – 质料牛2024-10-06 05:05
Mater. Sci. Eng. A:强度战延展性完好散漫的FCC下碳下熵开金 – 质料牛2024-10-06 04:34
中科院祸建物构所罗军华JACS:锡基杂化钙钛矿铁电半导体 – 质料牛2024-10-06 04:20