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石墨烯-Al工作进展
发布日期:2018-2-3
    强度与塑(韧)性倒置关系是人造结构材料的突出矛盾,成为制约高强金属应用的主要因素。反观自然,通过对简单组分的精细结构调控,自然界结构材料如珍珠母,骨头等依托独特的“砖砌式叠层构型”,实现了强度与韧性实现了完美匹配。这阐明可以利用结构调控的方式,改善强度与韧性的本征倒置关系。启迪于自然,我们可以将这种具有强韧性能潜力的精细生物结构引入到金属基复合材料体系中。通过仿造自然结构材料珍珠母等存在的“砖砌式叠层构型”实现金属基复合材料中强度与韧性的和谐统一。
 
    金属基复合材料国家重点实验室张荻教授研究组利用创新性的粉末自组装工艺制备了具有仿生叠层结构的石墨烯增强铝基复合材料块体。依托于仿生构型,复合材料不仅充分发挥了石墨烯增强效果,获得了高强度高模量的力学性能,而且首次实现了强度与韧性的同步提升。研究中利用原位TEM,SEM等手段详细阐述了石墨烯/铝复合界面对铝基体中位错运动行为的影响(本征韧化)以及仿生构型的跨尺度、协同增强机制(外在韧化),详细地揭示了仿生构型的强韧化机制。该工作为具有高强高韧力学性能的金属基复合材料提供研究思路与制备途径。相关成果发表在《Nano Letters》上(Nano Letters,15,8077-8083,2015)。