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近日，由燕山大學亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室、清華大學工程力學系應用力學實驗室先進力學與材料中心、陜西理工大學材料科學與工程學院等科研院所研究人員組成的團隊開發了具有高變形能力和強度的扭層氮化硼陶瓷。
該研究成果于2月21日在《自然》期刊發表，論文地址：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07036-5
了解此次研究成果需要先了解莫爾超晶格（Moiré Superlattice）效應——這是由兩個或更多個具有微小旋轉角度的晶格相互疊加而形成的超晶格結構，通常由于兩個晶格之間的相對輕微的角度錯配引起，導致在疊加區域出現新的周期性結構。莫爾超效應通常在兩個范德華材料（例如兩層二維材料）疊加時出現，比如六方氮化硼。
新型扭層氮化硼陶瓷變形模式
如上所述，由于缺乏合適的制造三維塊體材料的策略，對扭轉層范德華材料的機械性能仍然缺乏研究。本次研究中，科研團隊將洋蔥狀氮化硼納米前驅體通過傳統的放電等離子燒結和熱壓燒結合成新型陶瓷，這種扭層氮化硼陶瓷由互鎖的層壓納米板組成，其中平行的薄片以不同的扭轉角度堆疊在一起——斷裂前的壓縮應變可達14%，比傳統陶瓷（一般小于1%）高出一個數量級左右，而抗壓強度約為普通六方氮化硼層狀陶瓷的六倍。優異的機械性能歸因于納米板中扭曲層的固有變形能力的提高和限制變形在各個納米板之間傳播的三維聯鎖結構的結合。
編譯整理YUXI
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