仿生陶瓷复合材料

强度韧性双提升

同轴3D打印构建牙釉质仿生互穿结构,通过内部三维增强网络实现陶瓷材料强度与韧性的同步显著提升,裂纹扩展路径复杂化,有效抑制脆性断裂。

Song, Kunkun · Shengda, Yang · Ningqi, Shao · Zhao, Yantang · He, Peng · Yongfeng, Wei · 樊恒中 · 张永胜 · 张强强

Journal of Advanced Ceramics 2024

参数信息

压缩强度
48.8 MPa
抗弯强度
10.39 MPa
抗弯韧性
218.7 kJ/m3

技术优势

强度韧性双提升

同轴打印形成的三维互穿网络使裂纹扩展路径复杂化,在断裂过程中经历硅酸盐桥断裂、界面脱粘、环氧拔出与最终破断多个阶段,有效吸收能量,因此抗弯韧性达纯硅酸盐陶瓷的47.5倍。

裂纹偏转阻断裂

原位表征与有限元模拟证实,互穿结构迫使裂纹在硅酸盐与环氧界面反复偏转,微裂纹扩展被有效阻断,避免突发性断裂。

可设计打印异质结构

同轴打印可同步挤出两种材料,无需先制备增强相再混合,直接在陶瓷基体中构建三维网络,适用于其他脆性陶瓷的定制强韧化设计。

应用场景