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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納米線網絡

發布時間:

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、節能和交通等戰略領域需求迫切由于強度隨孔隙率升高急劇下降,同時實現高機械強度與超高孔隙率極具挑戰。本研究通過精選材料和優化結構設計,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℃,15MPa,2小時)構建層狀結構。
  • 高溫下L-SiC NN在空氣中的原位尺寸變化,使用天津中環的可視化高溫形變儀TA-16A進行測試。

  1. 微觀結構:納米線通過表面SiO?殼層相互連接,形成層內交聯網絡,層間由傾斜納米線作為“彈簧”連接。
  2. 性能表征:
  • 高溫穩定性:1100℃下保持結構完整。
  • 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(優于現有彈性陶瓷1-2個數量級); 平行方向楊氏模量高達238 MPa。
  • 耐疲勞性:10萬次壓縮循環后應力保持率88%,永久形變僅2.6%。

 

研究結果

該研究通過層狀結構設計與熱壓工藝,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測量材料燒結過程膨脹收縮。材料在變溫過程中形狀、尺寸及物態變化在線實時觀測,并通過智能化數據采集與圖像處理系統給出直觀、準確的數據及圖形報告。產品性能與國際同類產品相當,處于國內領先水平??梢暬邷匦巫兎治鰞x用于材料研發與制造,有助于精確制定材料燒結工藝或熱處理工藝,提高產品質量,降低生產成本。

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