12月21日，今日材料物理學（Materials Today Physics）期刊在線發表了來自山東大學、西安交大、重慶大學等高校研究團隊關于石墨烯陶瓷復合材料增韌的研究成果（Macro-micro-nano multistage toughening in nano-laminated graphene ceramic composites），該研究提出了一種全新概念的宏觀-微觀-納米多級增韌機制，與其他報道的陶瓷基體相比，增韌效率顯著提高。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100595

陶瓷可以通過傳統的增韌方法進行增韌，包括粒子分散、相變和晶須增韌，但這些策略通常會對硬度或強度產生不利影響。受源自竹子和珍珠層研究的結構指南的啟發，研究團隊通過采用自下而上的組裝方法在陶瓷基體內構建跨越多個尺度的分層結構，開發出異常堅韌和堅硬的四元納米復合材料。

與其他報道的陶瓷基體（包括石墨烯和碳納米管增韌納米復合材料）相比，這種納米復合材料還表現出顯著更高的增韌效率。這種成功的低成本增韌機制在開發高韌性和高硬度的先進陶瓷基復合材料方面向前邁進了一步，該復合材料可應用于最先進的工程結構和功能應用，包括生物醫學植入物、航空發動機部件、電氣電容器、運輸系統和能量存儲。

在這項研究中，成功制備了基于仿生MLG（多層石墨烯）/WC的層壓納米復合材料。所有提出的宏-微-納米多級增韌機制及其源自精心開發的分層結構的強協同相互作用，迭代地耗散能量，重新分配施加的載荷，并在多個長度和時間尺度上有效地緩解局部高應力，成倍地增強斷裂韌性而不犧牲或增加納米復合材料的硬度和強度。這項工作強調了系統設計和部件選擇的必要性，以確定有助于機械性能的關鍵機制，從而開發先進的陶瓷復合材料。

編譯 YUXI

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