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国内科研团队开发新型(莫尔超)扭层氮化硼陶瓷

2024-02-27 09:05:04

近日,由燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室、清华大学工程力学系应用力学实验室先进力学与材料中心、陕西理工大学材料科学与工程学院等科研院所研究人员组成的团队开发了具有高变形能力和强度的扭层氮化硼陶瓷。

该研究成果于2月21日在《自然》期刊发表,论文地址:

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07036-5

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了解此次研究成果需要先了解莫尔超晶格(Moiré Superlattice)效应——这是由两个或更多个具有微小旋转角度的晶格相互叠加而形成的超晶格结构,通常由于两个晶格之间的相对轻微的角度错配引起,导致在叠加区域出现新的周期性结构。莫尔超效应通常在两个范德华材料(例如两层二维材料)叠加时出现,比如六方氮化硼

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                                                  新型扭层氮化硼陶瓷变形模式

如上所述,由于缺乏合适的制造三维块体材料的策略,对扭转层范德华材料的机械性能仍然缺乏研究。本次研究中,科研团队将洋葱状氮化硼纳米前驱体通过传统的放电等离子烧结和热压烧结合成新型陶瓷,这种扭层氮化硼陶瓷由互锁的层压纳米板组成,其中平行的薄片以不同的扭转角度堆叠在一起——断裂前的压缩应变可达14%,比传统陶瓷(一般小于1%)高出一个数量级左右,而抗压强度约为普通六方氮化硼层状陶瓷的六倍。优异的机械性能归因于纳米板中扭曲层的固有变形能力的提高和限制变形在各个纳米板之间传播的三维联锁结构的结合。

编译整理YUXI

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