12月21日，今日材料物理學(xué)（Materials Today Physics）期刊在線發(fā)表了來自山東大學(xué)、西安交大、重慶大學(xué)等高校研究團隊關(guān)于石墨烯陶瓷復(fù)合材料增韌的研究成果（Macro-micro-nano multistage toughening in nano-laminated graphene ceramic composites），該研究提出了一種全新概念的宏觀-微觀-納米多級增韌機制，與其他報道的陶瓷基體相比，增韌效率顯著提高。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100595

陶瓷可以通過傳統(tǒng)的增韌方法進行增韌，包括粒子分散、相變和晶須增韌，但這些策略通常會對硬度或強度產(chǎn)生不利影響。受源自竹子和珍珠層研究的結(jié)構(gòu)指南的啟發(fā)，研究團隊通過采用自下而上的組裝方法在陶瓷基體內(nèi)構(gòu)建跨越多個尺度的分層結(jié)構(gòu)，開發(fā)出異常堅韌和堅硬的四元納米復(fù)合材料。

與其他報道的陶瓷基體（包括石墨烯和碳納米管增韌納米復(fù)合材料）相比，這種納米復(fù)合材料還表現(xiàn)出顯著更高的增韌效率。這種成功的低成本增韌機制在開發(fā)高韌性和高硬度的先進陶瓷基復(fù)合材料方面向前邁進了一步，該復(fù)合材料可應(yīng)用于最先進的工程結(jié)構(gòu)和功能應(yīng)用，包括生物醫(yī)學(xué)植入物、航空發(fā)動機部件、電氣電容器、運輸系統(tǒng)和能量存儲。

在這項研究中，成功制備了基于仿生MLG（多層石墨烯）/WC的層壓納米復(fù)合材料。所有提出的宏-微-納米多級增韌機制及其源自精心開發(fā)的分層結(jié)構(gòu)的強協(xié)同相互作用，迭代地耗散能量，重新分配施加的載荷，并在多個長度和時間尺度上有效地緩解局部高應(yīng)力，成倍地增強斷裂韌性而不犧牲或增加納米復(fù)合材料的硬度和強度。這項工作強調(diào)了系統(tǒng)設(shè)計和部件選擇的必要性，以確定有助于機械性能的關(guān)鍵機制，從而開發(fā)先進的陶瓷復(fù)合材料。

編譯 YUXI

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