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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

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。

2025-04-23

【用戶成果】超強、彈性且耐疲勞的SiC納米線網絡

DOI：10.1111/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

材料的制備：以柔性SiC納米氣凝膠為基體，通過熱壓法(1200℃，15MPa，2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。

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。
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。