日前，先進材料（Advanced Materials）期刊發(fā)表了中國科學技術大學俞書宏院士課題組關于制備高性能先進陶瓷的普適性增韌策略。課題組基于仿生研究，發(fā)現珍珠層模擬結構利用殘余應力，可使材料任性放大系數達到16.1±1.1，優(yōu)于最先進的生物陶瓷。

論文地址：DOI:10.1002/adma.202108267

天然珍珠母（左）人工珍珠母（右）

人造珍珠母的多尺度結構示意

受天然珍珠母“磚-泥”結構啟發(fā)，仿珍珠母結構陶瓷韌性得到極大提升，但僅能達到陶瓷原料的10倍，天然珍珠母的韌性提升卻可高達40倍。研究發(fā)現，對于很多仿珍珠母結構陶瓷，其韌性放大效率不足的一個重要原因在于設計和制備多級結構時，基元片強度相對于長徑比來說太低，導致裂紋在材料中擴展時基元片會直接斷裂。

課題組利用過去發(fā)展的框架誘導礦化生長的方法，結合珍珠母層狀結構的優(yōu)點，通過納米尺度殘余應力的設計，顯著提升了仿珍珠母結構陶瓷的韌性放大因子。同時，材料的動態(tài)力學性能也有相應提升。課題組茅瓅波副研究員表示，這一新方法具有普適性，對于類似仿珍珠母層狀結構的先進陶瓷材料設計和制造具有重要指導意義。

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