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。
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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
包括人类在内的脊椎动物的大脑都有两个脑半球,左右脑半球在结构上是对称的。由于大量的神经连接主要为同侧大 种子在植物生命周期中发挥着重要作用,而种子寿命是决定能否长期储存的关键因素。莲子具有极强的生命力,能够在自然环境中的泥碳层存活千年,并在适宜条件下萌发。然而,以往研究聚焦于生理结构和生化组分对莲子寿命的 在中国海洋大学建校100周年之际,习近平总书记给中国海洋大学全体师生回信,向全校师生员工、广大校友致以祝贺,强调“加强原创性、引领性海洋科技攻关,努力培养更多胸怀蓝色梦想、堪当时代重任的优秀海洋人才”。 为落实元首共识、深化教育交流合作,11月9日,中意大学校长对话会在北京大学举行。教育部部长怀进鹏出席对话会并致辞。他表示,中方坚持教育开放发展,愿同包括意大利在内的世界各国扩大学术交流和教育合作规模,积极参与 中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 杨国良)9月27日,重庆市召开秋季学前教育教研工作会,此次会议以“落实《幼儿园保育教育质量评估指南》提升学前教育质量”为主题,来自重庆市各区县及成渝共同体 “我要做三个香包,送给爸爸、妈妈和外婆!”幼儿小花(化名)在家长义工的帮助下,将研磨好的香材放入布袋中,小小香包承载了亲子间浓厚的温情。走入广州市越秀区东方红幼儿园,一轮“明月”耀眼夺目,两只 。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
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