扭曲层氮化硼陶瓷

强度六倍于常规

层间扭转堆叠与三维互锁结构协同，让陶瓷在断裂前能承受一个数量级以上的压缩应变。

Wu, Yingju · Zhang, Yang · Wang, Xiaoyu · Hu, Wentao · Zhao, Song · Officer, Timothy · 骆昆 · Tong, Ke · Du, Congcong · Zhang L. · Li, Baozhong · Zhuge, Zewen · Liang, Zitai · 马梦冬 · 聂安民 · 于栋利 · 何巨龙 · 柳忠元 · Xu, Bo · Wang, Yanbin · 赵智胜 · 田永君

Nature 2024

具体参数

断裂前压缩应变

{'zh': '14', 'en': '14'} %

抗压强度（相对普通六方氮化硼层状陶瓷）

{'zh': '6', 'en': '6'} ×

技术优势

形变量提高一个数量级

将断裂应变从传统陶瓷的不到 1% 提升到 14%，元件能承受更大变形而不断裂。

强度不降反升

抗压强度是普通六方氮化硼层状陶瓷的六倍，变形能力和承载能力兼得。

裂纹难扩展

互锁层状结构阻止单个纳米板内的变形向外传播，防止局部损伤发展成整体破坏。

常规烧结就能制备

用放电等离子烧结或热压烧结即可合成块体，不需要专为陶瓷设计特殊设备。

应用场景

• 可变形结构陶瓷：替代传统脆性陶瓷，做能承受大变形的结构件。
• 航天器抗冲击部件：撞击时通过大变形吸收能量，不碎裂。
• 机器人耐磨关节：在关节反复受力时不易脆断，同时保持耐磨。
• 智能建造柔性防护：在建筑结构的柔性防护层中承受大变形而不破坏。
• 高强韧机械部件：同时提供高强度和高韧性，避免部件突然断裂。