随着微型化技术的不断发展,传感器、驱动器和微机电系统等设备中集成的关键零部件越来越小,一维纳米材料被认为是构筑高性能微/纳器件的基本单元,然而,小尺寸的一维纳米材料在服役过程中受到冲击或频繁机械加载/卸载很容易发生断裂,由于微型化和高集成,维修极其困难。断面自修复在提高相关器件的可靠性和使用寿命方面发挥着重要作用。
作为一种智能材料,自修复材料能够降低相关设备损坏概率和维护成本。自20世纪70年代以来,科学家们已经设计和制备了众多自修复材料,其中大多数是聚合物、水凝胶及其复合材料,但这些自修复材料的制备成本高、修复时间长、强度低、耐高温性差、耐辐射性低,难以获得广泛应用。而对于陶瓷和金属材料的修复通常需要高温或机械加载等外部刺激,这些外部刺激在某些特定的服役环境中难以施加,限制了其实际应用。
MAX相是一类具有Mn+1AXn化学式的三元化合物(其中n从1到4变化,M是前过渡金属,A是A族元素,X是碳或氮)。由于M-X共价键和M-A金属键共存以及独特的纳米层状结构,MAX相具有优异的抗辐照性能、机械性能以及抗氧化和耐腐蚀性能,因而在核能和航天领域以及海洋环境中具有巨大的应用潜力。但MAX相的c/a比值较高且金属键较弱,这类材料的晶体易沿着特定晶面断裂,从而严重降低了相关设备的可靠性。
近期,中国科学院宁波材料技术与工程研究所报告了在室温下Ti3AlC2 MAX相纳米线固有且高效的自修复现象。透射电镜原位定量拉伸实验表明,Ti3AlC2纳米线断面自修复5分钟后,其断裂强度能够恢复至2.1 GPa,自修复效率可达36.2%,且直径越小,自修复效率越高。研究通过原子尺度表征结合第一性原理计算和分子动力学模拟揭示了其微观物理机制。相关研究成果以Highly Efficient Self-Healing of Fractured Ti3AlC2 MAX Phase Nanowires为题,发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。
同时,研究人员根据对自修复的理解,率先提出利用电子束辐照进一步增强断面自修复效率的策略并加以验证,同时通过原子尺度原位辐照技术揭示了Ti3AlC2 MAX相辐照效应及其对断面自修复的影响机制。相关研究成果以Enhancing the Self-Healing Efficiency of Ti3AlC2 MAX Phase via Irradiation为题,发表在《纳米快报》(Nano Letters)上。
研究对开发高安全、长寿命微纳器件具有重要价值,为MAX相在极端环境下的应用提供了新思路。研究工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金面上项目等的支持。
论文链接1
论文链接2
Ti3AlC2纳米线断面自修复原位定量拉伸实验及其尺寸效应
Ti3AlC2纳米线断面自修复分子动力学模拟
Ti3AlC2 MAX相原子尺度原位辐照实验
11月7日,东南大学交通学院官网教师栏目更新信息显示,毛国强已任东南大学首席教授、智能驾驶与智慧交通研究中心主任、 华侨大学11月7日在微博发布情况通报,全文如下: 网络上反映我校信息科学与工程学院教师汤某在其所带班级的QQ群发表 11日,记者从中国科学技术大学获悉,该校中国科学院微观磁共振重点实验室彭新华教授、江敏副教授等,利用量子精密测量技术在 中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 周洪松 通讯员 马利)秋韵正浓时,河北保定市满城区早慧幼儿园里喜气满园,一场别开生面的“二十四节气中医智慧健康教育分享活动”于近日举行。满城区教体局于今 2024年11月8日,第十四届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议表决通过《中华人民共和国学前教育法》,自2025年6月1日起施行。教育部有关司局负责人就《中华人民共和国学前教育法》有关问题 走进重庆市八中渝北校区时,恰逢课间休息时间。操场上,孩子们奔跑玩耍,脸上满是纯真、开朗的笑容。这是记者对这所学校学生的第一印象。守护这份开朗的,是学校一个特别的机构——“心语心苑”心理 。本文链接:MAX相断面自修复研究取得进展http://www.sushuapos.com/show-12-1188-0.html
声明:本网站为非营利性网站,本网页内容由互联网博主自发贡献,不代表本站观点,本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼,请大家谨防诈骗!若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。
上一篇: 研究揭示热木星大气晨昏不对称性
下一篇: 全球洋脊跃迁分类和驱动机制研究获进展