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可視化高溫形變分析儀用戶成果:超強、彈性且耐疲勞的SiC納米線網(wǎng)絡

發(fā)布時間:

2025-04-23

西安交通大學材料學院王紅潔教授團隊在期刊《Journal of the American Ceramic Society》上發(fā)表了題為“Ultrastrong, elastic, and fatigue-resistant SiC nanowires network”的論文。研究分析了新型層狀SiC納米線網(wǎng)絡的超輕、高強、高彈綜合性能。

用戶成果超強、彈性且耐疲勞的SiC納米線網(wǎng)絡

DOI10.1111/jace.18263

西安交通大學材料學院王紅潔教授團隊在期刊《Journal of the American Ceramic Society》上發(fā)表了題為Ultrastrong, elastic, and fatigue-resistant SiC nanowires network”的論文。研究分析了新型層狀SiC納米線網(wǎng)絡的超輕、高強、高彈綜合性能。

研究背景

高孔隙率陶瓷(HPCs,孔隙率>90%)在航空航天、節(jié)能和交通等戰(zhàn)略領域需求迫切由于強度隨孔隙率升高急劇下降,同時實現(xiàn)高機械強度與超高孔隙率極具挑戰(zhàn)本研究通過精選材料和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計,成功制備出一種既具有彈性又具備高強度的陶瓷材料。

研究方法

  1. 材料的制備:以柔性SiC納米氣凝膠為基體,通過熱壓法(1200℃,15MPa2小時)構(gòu)建層狀結(jié)構(gòu)。
  • 高溫下L-SiC NN在空氣中的原位尺寸變化,使用天津中環(huán)的可視化高溫形變儀TA-16A進行測試。

  1. 微觀結(jié)構(gòu):納米線通過表面SiO?殼層相互連接,形成層內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)絡,層間由傾斜納米線作為“彈簧”連接。
  2. 性能表征:
  • 高溫穩(wěn)定性:1100℃下保持結(jié)構(gòu)完整。
  • 熱性能:低熱導率(垂直方向0.121 W/m·K),各向異性導熱(平行方向高50%),適用于高溫隔熱。
  • 彈性與強度:垂直方向壓縮應變20%時完全恢復,應力達5.7 MPa(優(yōu)于現(xiàn)有彈性陶瓷1-2個數(shù)量級); 平行方向楊氏模量高達238 MPa
  • 耐疲勞性:10萬次壓縮循環(huán)后應力保持率88%,永久形變僅2.6%

 

研究結(jié)果

該研究通過層狀結(jié)構(gòu)設計與熱壓工藝,成功解決了高孔隙率陶瓷的強度-彈性矛盾,為極端環(huán)境下的輕量化高性能材料提供了新思路。

 

 

 

 

 

可視化高溫形變分析儀光學非接觸發(fā)測量材料燒結(jié)過程膨脹收縮。材料在變溫過程中形狀、尺寸及物態(tài)變化在線實時觀測,并通過智能化數(shù)據(jù)采集與圖像處理系統(tǒng)給出直觀、準確的數(shù)據(jù)及圖形報告。產(chǎn)品性能與國際同類產(chǎn)品相當,處于國內(nèi)領先水平。可視化高溫形變分析儀用于材料研發(fā)與制造,有助于精確制定材料燒結(jié)工藝或熱處理工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本。

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