三维石墨烯-碳纳米管增强高熵陶瓷

韧性与耐磨兼备

这种高熵陶瓷通过三维石墨烯-碳纳米管杂化结构实现了高强度、高硬度与极低磨损的平衡，同时保持优异的导电性，为苛刻环境下的结构-功能一体化应用提供了新材料。

孙加林 · 赵军 · Zhou, Yonghui · Zhai, Peng · Xialun, Yun · 皇志富 · Hui, Zhang · Guohua, Zhang

Journal of Advanced Ceramics 2023

参数信息

断裂韧性

8.23 MPa·m^1/2

抗弯强度

763 MPa

硬度

24.7 GPa

摩擦系数

0.15

磨损率

2.6×10^-7 mm^3/(N·m)

电导率

1.3×10^6 S/m

技术优势

韧性大幅提升

加入三维石墨烯-碳纳米管后，陶瓷的断裂韧性达到8.23 MPa·m^1/2，克服了高熵陶瓷脆性大的短板。

摩擦学性能优异

陶瓷的摩擦系数低至0.15，磨损率为2.6×10^-7 mm^3/(N·m)，这归因于石墨烯形成的润滑层和碳纳米管作为纳米滚珠的协同作用。

高电导率

引入三维石墨烯-碳纳米管后，陶瓷的电导率达到1.3×10^6 S/m，相比纯高熵陶瓷显著提升。

应用场景

• 高熵陶瓷：提供一种兼具高韧性和导电性的高熵陶瓷新组成。
• 耐磨涂层：超低摩擦系数和磨损率使其适用于耐磨涂层，可减少部件损耗。
• 航空航天热防护：低热导率和高强度有助于在高温环境中提供热防护。
• 高温结构件：高硬度和韧性使其适用于高温下的承载结构件。