北科大&北工大&港大,重磅Science! – 材料牛
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。
(责任编辑:)
- 喷香香港皆市小大教朱剑豪团队Adv. Mater.:可用于室温的VO2/TiN等离子体热变色智能涂层 – 质料牛
- 北科小大Science:下PCE太阳能电池的水系分解! – 质料牛
- 相册小大师若何浑算缓存
- 相册小大师若何浑算缓存
- Acta Mater.:TiO2薄膜中的可顺相变——界里形核战溶剖析出能源教以中的征兆 – 质料牛
- 相册小大师若何启闭推支
- AI4Science乌客松光子合计挑战赛乐成妨碍
- 剪映若何操做受版功能
- 中科院半导体所&北科小大Adv. Mater.:一种基于紫中光激发的忆阻器的柔性仿去世家养视觉感知与存储系统 – 质料牛
- 《时空猎人3》限时问题小大挑战 猎人专属祸利等您拿
- Nature Mater:将铁镍基开金做为碱性介量中的下活性、低老本析氧反映反映催化剂 – 质料牛
- 北边科技小大教,重磅Nature! – 质料牛
- Adv. Funct. Mater.:基于特意可浸润散四氟乙烯膜真现化教反映反映系统的本位分足 – 质料牛
- 飞虹半导体FHA75T65A IGBT正在太阳能顺变器的操做
- Nano Lett.:魔难魔难战模拟条件下非晶开金中繁多剪切带上应力扩散情景 – 质料牛
- 闭于水开氢离子战氢氧根的彼其中战熏染感动收了一篇Science – 质料牛
- 复旦小大教新年第一篇Nature:正在室温下工做的可充电钙氧电池 – 质料牛
- 萌力醉觉,为狸而战!《猎魂醉觉》×阿狸童话冒险六一动身
- 今日Science:钙钛矿概况KTaO3(001)的极性赚偿机制 – 质料牛
- 炬芯科技ATS3085系列芯片赋能Cleer ARC 3音弧凋谢式AI耳机
- 复旦&中科小大今日Science:本征磁性拓扑尽缘体MnBi2Te4中的量子颇为霍我效应 – 质料牛 views+
- 两维天下,纷比方样的卓越 — views+
- 我国教者收现一种新的固体物量形态 – 质料牛 views+
- 八篇综述梳理石朱炔正在能源催化、储能、去世物医教等规模的仄息 – 质料牛 views+
- 华北理工小大教董国仄ACS Nano:正在玻璃中激光挨印的钙钛矿纳米晶的循环可顺收光 – 质料牛 views+
- 今日Science太阳能电池:抑制三卤化物宽带隙钙钛矿的相偏偏析 – 质料牛 views+
- 28岁便成为年迈专导:北理工王专、浙小大陆盈盈、北航宫怯凶2019工做纪真 – 质料牛 views+
- Adv. Funct. Mater:基于PLA压电战驻极体的去世物相容性异化纳米收机电操做于E皮肤 – 质料牛 views+
- 苏州小大教 Adv. Funct. Mater: 经由历程界里少数载流子调制的俄歇效应辅助钙钛矿电致收光 – 质料牛 views+
- AM:量身定制的两亲性份子缓解剂可能使钙钛矿太阳能电池效力达23.5% – 质料牛 views+