陶瓷纳米线:脆性还是延性?什么在控制?
Nanotechnology, 23 (2012), 025703发表了王军博士等有关SiC纳米线室温大塑性变形机制的论文,该论文在陶瓷室温塑性机制研究方面取得重要进展,入选英国皇家物理学会(Institute of Physics, IOP)选文集,Nanotechweb网站在Lab Talk版面报导了该学术新闻(http://nanotechweb.org/cws/article/lab/48202)。
该论文是由中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室与来自澳大利亚(Curtin University, University of Sydney),中国(北京航空航天大学,香港城市大学)和美国(Brown University)的科学工作者合作完成的。
英国皇家物理学会(Institute of Physics, IOP)指出:选文集(IOP Select)是由其编辑根据如下标准选编的:重要的进展或突破,高度的新颖性,对未来的研究有重要影响。
2011年12月23日Lab Talk版面的报导如下:
宏观尺度上,陶瓷在室温条件下很脆,但是当结构的特征尺寸减小到纳米尺度时,材料出现了一些新颖的行为。例如,最近实验观测到SiC纳米线存在室温大塑性变形行为,然而大多数现有理论分析仅限于弹性行为和脆性破坏。来自澳大利亚(Curtin University, University of Sydney),中国(北京航空航天大学、中国科学院和香港城市大学)以及美国(Brown University)的科学工作者合作填补了这些失去的情节。
研究者注意到实验室合成的SiC纳米线的微结构通常包含立方相结构区域、堆垛缺陷、孪晶和晶粒间非晶层。这些结构又常常具有不同的表面形貌,如图1所示(透射电镜照片选自Adv. Funct. Mater. 17, (2007) 3435)。
采用分子动力学模拟,这些研究者阐明了SiC纳米线的室温大塑性变形行为起源于立方相晶粒沿晶粒间非晶层的反向滑动,该非晶层与纳米线的轴线方向呈19.47o夹角。这种延性行为在700 K以下的温度是热稳定的。该研究也揭示了实验上SiC纳米线力学性能(杨氏模量,强度,延伸率)测量值分散的机理在于SiC纳米线中微结构的各向异性。该研究组的结果为人工合成更多特定力学性能的陶瓷材料在微结构设计上提供了有益的线索。
该研究得到中国国家科技部973计划(2007CB814803)、中国国家自然科学基金(11172024, 10732090, 10932011, 11072014, 10972218和11021262)、澳大利亚研究理事会(DP0985450)和美国国家科学基金(CMMI-0758535)的资助。
图1 SiC纳米线中的微结构。透射电镜照片改编自Adv. Funct. Mater. 17 (2007), 3435。
LNM供稿
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