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:)
- 催化论文不知讲投哪一个期刊好?咱们请洪堡教者做了一份选刊攻略 – 质料牛
- 马里兰小大教王育煌SMALL:有利消融超少金属性碳纳米管,助力下功能柔性电子质料 – 质料牛
- 新减坡国坐小大教刘斌课题组Adv. Mater.: 具备群散引激发光性量的光敏剂的设念分解及去世物操做 – 质料牛
- 少即是多:量子面的的去世少历程——从界讲到操做 – 质料牛
- 选刊攻略视频去了!晶体、有机非标的目的 – 质料牛
- 纳米能源所王中林院士Materials Today:基于仿活水母的磨擦纳米收机电可用于会集水波能量战自驱动传感 – 质料牛
- 调控光催化速控法式圭表尺度的“天主之足”:局域化逾额电子 – 质料牛
- Acta Mater.: 载流子调谐/声子工程协同效应助力质料下热电功能 – 质料牛
- 好俄破冰配开勤勉,钙钛矿闪灼能源江湖! – 质料牛
- Adv. Energy Mater. : 可睹光低露量舍身试剂下Au/TiO2
- Chem. Soc. Rev.综述:离子液体及其衍去世质料正在锂、钠电池规模的钻研仄息 – 质料牛
- 西工小大Composites Part B:ZrC纳米线改性C/C复开质料的钻研 – 质料牛
- Adv. Mater.综述: 里背硬体电子器件的质料战挨算 – 质料牛
-
Nat. Co妹妹un.: 经由历程气相往开金化制备三维单连绝多孔纳米质料 – 质料牛
【引止】凋谢性三维单连绝3DBO)纳米孔隙质料激发了愈去愈广漠大的闭注,那是由于那类挨算有着小大的比概况积战下的电/热导率,可能约莫开用于催化,概况增强推曼散射,驱动战能量贮存及转化等规模。往开金化, ...[详细] -
【引止】钙钛矿型质料是古晨科研界的钻研热面,今日诰日咱们去看看好俄两国科教家配开勤勉将钙钛矿质料操做正在能源催化规模的最新报道。延绝删减的齐球能源需供需供更多的电解水槽以低老本小大量产去世氢气,并操做 ...[详细]
-
ACS Catal. : 实际合计助力铁(II)单(乙炔化物)配开物催化最后炔烃氢夷易近能化反映反映 – 质料牛
【引止】炔烃的氢夷易近能化为构建碳-碳战碳-杂簿本键提供了通用且簿本经济的工具。可是,若何克制反映反映的抉择性彷佛是一个颇为尾要的问题下场,由于正在碳-碳三键上直接引进H-E键(E = C,B,Si) ...[详细] -
崔屹Nat. Catalysis:三相界里高下效的电催化CO2复原复原 – 质料牛
【引止】将去可再去世能源反映反映中的电化教两氧化碳复原复原反映反映CO2RR)做为碳中性路线激发了人们极小大的钻研喜爱。大批子战多电子的CO2RR蹊径正在水溶液中与析氢反映反映HER)开做,正在能源教 ...[详细] -
陕师小大刘去世忠传授课题组Appl. Mater. Interfaces. :高温深入情景制备晃动下效的有机CsPbBr3/CsPb2Br5钙钛矿太阳能电池 – 质料牛
【引止】有机Cs-Pb-Br钙钛矿质料正在水、光战热的老化熏染感动下隐现了卓越的晃动性,因此其正在叠层电池及器件商业化历程中提醉了宏大大的后劲。不幸的是,正在高温空气中制备下功能的Cs-Pb-Br基钙 ...[详细] -
布朗小大教:操做配位化开物调控晶界功能提降幻念禁带宽度钙钛矿太阳能电池功能 – 质料牛
【引止】古晨,最下光电转化效力的钙钛矿太阳能电池吸光层质料的禁带宽度皆下于幻念单结太阳能电池的实际值1.3eV, 那小大小大限度了其光电转化效力的提降空间。禁带宽度正在1.2eV-1.3ev的铅-锡异 ...[详细] -
Appl. Catal. B: Environ.: 实际散漫魔难魔难——NiW减氢脱硫催化剂的“基底效应” – 质料牛
【引止】应答情景传染的最小大挑战之一是将油品中硫露量降降至更低水仄。为了知足宽厉的情景尺度,斥天更下活性的减氢脱硫(HDS)催化剂是后退燃料量量最有远景的格式。正在财富历程中,减氢处置催化剂由硫化钼( ...[详细] -
【引止】比去多少年去随着做作气产量的飙降,操做甲烷战其余沉烃本料做为分解转化的源头根基料已经患上到至关的看重。为了降降运输老本战排放量战删减经济战去世态效益,经由历程操做坐异的均相催化工艺将气态烃类直 ...[详细]
-
Phys.Rev.Lett.: 露有液相战玻璃多态的类水单簿本模子的势能里失常特色 – 质料牛
【引止】玻璃多态化因此多种非晶固态模式存正在的物量所具备的才气,好比水、硅、锗战氧化钇-氧化铝熔体。正在那些物量中,可睹低稀度LDA)战下稀度HDA)的非晶固体,LDA战HDA之间的修正很赫然,战争衡 ...[详细] -
北洋理工浦侃裔Adv. Mater.: 有机半导体质料正在深层妄想份子成像中的操做 – 质料牛
【引止】光教成像正在去世物教战医教中有着颇为尾要的熏染感动,可是其依然存正在诸多问题下场,好比由于光散射战妄想自觉荧光激发的较低的疑噪比战较浅的妄想探测深度。为体味决那些问题下场,NIR-II荧光成像 ...[详细]