多孔陶瓷等轻质材料在节能、航空航天和汽车工业中的应用越来越受到关注。然而，多孔陶瓷通常脆弱易碎，特别是，微小的缺陷可能导致灾难性的故障，这影响了它们的可靠性并极大地限制了它们的潜在用途。
近日，西安交通大学Lei Zhuang，Hongjie Wang使用先前报道的高度可压缩的SiC纳米线气凝胶作为原材料，结合化学气相沉积(CVD)和后续热处理的两步法来获得期望的轻质和坚固的陶瓷网络。
文章要点
1）研究人员应用CVD在SiC纳米线表面沉积由SiC纳米晶体组成的涂层。沉积的SiC可以焊接相邻的纳米线；因此，在网络中形成了更多的结节点，并且获得了高度交联的SiC纳米线网络(SiC NN)。SiC NN在空气中的以下高温处理(标记为SiC/SiO2 NN-T，“T”代表处理温度)用于通过实现由SiC纳米颗粒和无定形SiO2组成的双相混合涂层结构来进一步改善机械性能。
2）与未经热处理的SiC NN相比，SiC/SiO2 NN-1200的强度和模量分别增加了228%和585%。双相混合结构在提高机械性能方面起着至关重要的作用。无定形二氧化硅充当SiC晶界和多晶CVD涂层/SiC纳米线界面的粘合剂，并且可以修复SiC纳米颗粒之间的微缺陷。
3）SiC/SiO2 NN-1200具有360±10 mg cm3的低堆积密度，表现出高达16 MPa的高压缩强度、50%以上的高压缩应变、高损伤容限(抵抗和吸收冲击而不产生穿透裂纹等灾难性破坏的能力)以及异常良好的温度稳定性(尺寸稳定性高达1600°C ),这证明它可以作为在恶劣条件下使用的可靠多孔陶瓷。
参考文献
De Lu, et al, Lightweight and Strong Ceramic Network with Exceptional Damage Tolerance, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c08679
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c08679
