12月21日，今日材料物理学（Materials Today Physics）期刊在线发表了来自山东大学、西安交大、重庆大学等高校研究团队关于石墨烯陶瓷复合材料增韧的研究成果（Macro-micro-nano multistage toughening in nano-laminated graphene ceramic composites），该研究提出了一种全新概念的宏观-微观-纳米多级增韧机制，与其他报道的陶瓷基体相比，增韧效率显着提高。

论文地址：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100595

陶瓷可以通过传统的增韧方法进行增韧，包括粒子分散、相变和晶须增韧，但这些策略通常会对硬度或强度产生不利影响。受源自竹子和珍珠层研究的结构指南的启发，研究团队通过采用自下而上的组装方法在陶瓷基体内构建跨越多个尺度的分层结构，开发出异常坚韧和坚硬的四元纳米复合材料。

与其他报道的陶瓷基体（包括石墨烯和碳纳米管增韧纳米复合材料）相比，这种纳米复合材料还表现出显着更高的增韧效率。这种成功的低成本增韧机制在开发高韧性和高硬度的先进陶瓷基复合材料方面向前迈进了一步，该复合材料可应用于最先进的工程结构和功能应用，包括生物医学植入物、航空发动机部件、电气电容器、运输系统和能量存储。

在这项研究中，成功制备了基于仿生MLG（多层石墨烯）/WC的层压纳米复合材料。所有提出的宏-微-纳米多级增韧机制及其源自精心开发的分层结构的强协同相互作用，迭代地耗散能量，重新分配施加的载荷，并在多个长度和时间尺度上有效地缓解局部高应力，成倍地增强断裂韧性而不牺牲或增加纳米复合材料的硬度和强度。这项工作强调了系统设计和部件选择的必要性，以确定有助于机械性能的关键机制，从而开发先进的陶瓷复合材料。

编译 YUXI

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