​科研动态| 我院科研人员在陶瓷材料力学性能优化领域取得新进展
2022-12-21 18:50:04

多孔陶瓷具有轻质、耐高温、隔热等性能特点,在航空航天等众多领域具有广泛的应用前景。然而,由于陶瓷材料的脆性,多孔陶瓷往往变形能力不足,可靠性差,在服役过程中易发生灾难性破坏。此外,陶瓷的强度通常随着气孔率的升高而急剧下降,因此,如何克服多孔陶瓷的脆性、提高其力学承载水平,一直是个挑战。

近日,西安交通大学材料学院王红洁教授课题组基于自主研发的SiC纳米线气凝胶,结合可控化学气相浸渗(CVI)技术,开发出了一种轻质高强且对裂纹扩展不敏感的多孔陶瓷。该材料具有低密度(0.36g/cm3)、高强度(16 Mpa)、高模量(326 MPa)等性能特点,同时兼具良好的可压缩性,压缩断裂应变高达50%以上,在机械能量吸收方面展现了巨大的应用潜力。在微观上,该材料是以柔性单晶SiC纳米线为网络骨架,以纳米线表面多晶SiC/非晶SiO2为涂层的复相三维网络结构。该结构实现了纳米线间结点的强化,在保持高变形能力的前提下,提高了纳米线三维网络的承载能力。该研究为设计和制备轻质高强、高可靠性的多孔陶瓷提供了新的思路。

该研究成果以“Lightweight and Strong Ceramic Network with Exceptional Damage Tolerance”为题目发表于《ACS Nano》上。西安交通大学材料学院博士生卢德为论文第一作者,青年教师庄磊助理教授和王红洁教授为论文的共同通讯作者。西安交通大学金属材料强度国家重点实验室是该工作的唯一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金的支持。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c08679

编辑:吴国娇