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韧性提升2.5-5倍!极速5分快三研究人员开发低成本石墨烯/陶瓷复合材料
2020年09月27日 发布 分类:行业要闻 点击量:420
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9月23日,Science Advances发表了极速5分快三研究人员题为“陶瓷基体嵌入有序二维石墨烯”的研究成果。由于有序二维石墨烯抑制了微细裂纹的扩展,极大提升了陶瓷材料的韧性(250%-500%),其复合陶瓷干摩擦系数低于0.06,低成本制备出优异性能的陶瓷有望在恶劣环境中得到应用。

复合陶瓷

复合陶瓷

石墨烯/陶瓷复合材料制备流程示意图

含石墨烯填料的陶瓷基复合材料的研究在几年前就已经开始了,但石墨烯的分散、有序排列是难点。本次研究与之前不同之处在于,石墨烯的获得并非提前制备,而是通过廉价的可膨胀石墨的处理获得。微波处理将石墨烯层间扩大,在有机偶联剂的辅助下,可以在真空条件下将液态陶瓷前驱体插层其中。陶瓷和石墨烯在分子级交替堆积,最终形成均匀分散和有序排列的石墨烯曾复合陶瓷。偶联剂则增强了陶瓷基体和石墨烯填料的结合力,实现高效载荷船体和优异的力学性能。

据研究人员称,这种方法避免了传统方式中出现的石墨烯填料团聚。并且易于实现工业化量产,对所有陶瓷材料几乎都是通用的。他们制备出SiO2Al2O3ZrO2(添加Y稳定剂,在ZrO2基体中包括3mol%的Y2O3)、MgO、ZnO、TiO2Fe3O4复合材料,所有样品的微观结构相似。

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

编译:YUXI


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