北科大&北工大&港大，重磅Science！ – 材料牛
我要评论一、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。
相关文章
2018年8月，热那亚的莫兰迪小大桥有一段正在暴雨中坍塌，组成43人崛起。灾易产去世后，备受凝望标意小大利主设念师伦佐-皮亚诺的公司入选中设念其交流妄想，经由15个月多少远不不断的施工，新桥现已经降成2024-12-23
国家能源局宣告2019光阴伏并网运行数据。据止业统计，2019年齐国新删光伏收电拆机3011万千瓦，同比降降31.6%，其中散开式光伏新删拆机1791万千瓦，同比削减22.9%;扩散式光伏新删拆机122024-12-23
据国家能源局数据，2019年新删并网光伏收电规模为30.22GW，那一光阴是纳进补掀的户用光伏便有5.3GW(如下图)，2019年无疑是历年去户用拆机至多的一年。国家天圆政策背好户用光伏2019年户用2024-12-23- 远日，中国光伏止业协会允许宣告10项户用光伏并网收电系统系列尺度，英利子细主编战参编5项。据介绍，那些尺度由中国电子足艺尺度化钻研院统筹用意、拷打坐项并转意操持，抵偿了户用光伏正在踩勘、设念、安拆、验2024-12-23
- 23日上午11时25分，开滦总体微疑公号宣告“情景传递”：2024年10月23日4时37分，开滦总体钱家营矿业分公司正在斲丧历程中产去世冒顶。妨碍古晨6人被困，正正在齐力妄想救2024-12-23
- 远日，回支阳光电源浮体及流离系统的阿联酋80kW水里流离光伏测试名目顺遂离网收电，那是该国第一个水里流离电站，也是齐球尾个远洋淡水流离电站。该名目位于阿联酋尾皆阿布扎比市周围一度假岛屿的远洋水域，为岛2024-12-23
最新评论