燕山大学2024年第2篇Nature!

2024-03-01 4460
2024年2月21日,燕山大学赵智胜及田永君共同通讯在Nature 在线发表题为“Twisted-layer boron nitride ceramic with high deformability and strength”的研究论文,该研究成功合成了一种具有高室温变形能力和高强度的多晶氮化硼体陶瓷。


这种陶瓷是由洋葱状氮化硼纳米递质通过传统的火花等离子烧结和热压烧结合成的,由互锁的层状纳米板组成,其中平行的层状纳米板以不同的扭曲角度堆叠。该块体陶瓷的断裂前压缩应变可达14%,比传统陶瓷(一般小于1%)高一个数量级,而抗压强度是普通六方氮化硼层状陶瓷的6倍左右。这种特殊的机械性能是由于纳米板中扭曲层的固有变形能力的提高和三维互锁结构的结合,限制了变形在单个纳米板上的传播。这种扭曲层氮化硼体陶瓷的出现为高度可变形体陶瓷的制造打开了大门。

2024年1月3日,燕山大学田永君、徐波及胡文涛共同通讯在Nature 在线发表题为“Structural transition and migration of incoherent twin boundary in diamond”的研究论文,该研究报告了在室温下金刚石中六种ITB构型和结构转变的原子观察,显示了不同于金属系统的位错介导机制。主导ITBs不对称且流动性较差,对纳米孪晶金刚石的连续硬化起着重要作用。该研究讨论了ITB活动的潜在驱动力。总之,该研究结果揭示了金刚石和共价材料中GB的行为,指出了开发高性能纳米孪晶材料的新策略。

最近有人提出,无机vdW材料的可变形性可以根据三个关键因素来评估:允许层间滑动的低滑动能(Es),在滑动过程中保持层间完整性的高解理能(Ec),以及确保层内柔性的合适的面内杨氏模量(Y) 。这三个参数可以组合定义变形系数Ξ = (Ec/Es)(1/Y) 。在vdW材料中,引入扭曲堆积可以增加层间间距,从而降低Es,从而提高变形系数。

该研究报道了由三维互锁BN纳米片组成的块体BN陶瓷的合成,其vdW层形成具有不同扭曲角度的层状结构。以洋葱状氮化硼纳米颗粒为原料,采用传统的火花等离子烧结(SPS)和热压烧结技术合成了扭曲层体陶瓷。这种扭曲层体陶瓷在室温下表现出优异的变形能力(高达14%的压缩应变)和塑性(高达8%的永久变形)和高强度。该研究所展示的结构结构策略也为其他层状vdW工程陶瓷的开发提供了启示,同时提高了室温变形能力、强度、韧性和能量吸收。

论文信息:
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07036-5

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