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℃,15MPa2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。可視化高溫形變分析儀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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