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韌性提升2.5-5倍!中國研究人員開發低成本石墨烯/陶瓷復合材料
2020年09月27日 發布 分類:行業要聞 點擊量:277
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9月23日,Science Advances發表了中國研究人員題為“陶瓷基體嵌入有序二維石墨烯”的研究成果。由于有序二維石墨烯抑制了微細裂紋的擴展,極大提升了陶瓷材料的韌性(250%-500%),其復合陶瓷干摩擦系數低于0.06,低成本制備出優異性能的陶瓷有望在惡劣環境中得到應用。

復合陶瓷

復合陶瓷

石墨烯/陶瓷復合材料制備流程示意圖

含石墨烯填料的陶瓷基復合材料的研究在幾年前就已經開始了,但石墨烯的分散、有序排列是難點。本次研究與之前不同之處在于,石墨烯的獲得并非提前制備,而是通過廉價的可膨脹石墨的處理獲得。微波處理將石墨烯層間擴大,在有機偶聯劑的輔助下,可以在真空條件下將液態陶瓷前驅體插層其中。陶瓷和石墨烯在分子級交替堆積,最終形成均勻分散和有序排列的石墨烯曾復合陶瓷。偶聯劑則增強了陶瓷基體和石墨烯填料的結合力,實現高效載荷船體和優異的力學性能。

據研究人員稱,這種方法避免了傳統方式中出現的石墨烯填料團聚。并且易于實現工業化量產,對所有陶瓷材料幾乎都是通用的。他們制備出SiO2、Al2O3、ZrO2(添加Y穩定劑,在ZrO2基體中包括3mol%的Y2O3)、MgO、ZnO、TiO2Fe3O4復合材料,所有樣品的微觀結構相似。

論文地址:https://advances.sciencemag.org/content/6/39/eabb1338

編譯:YUXI


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