中國(guó)粉體網(wǎng)訊 中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)開展了“2024全球建材十大科技新聞”評(píng)選活動(dòng),。該評(píng)選涵蓋建筑材料和無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究,、新材料,、新工藝,、新技術(shù),、節(jié)能減排,、綠色低碳以及重大工程應(yīng)用等方面的原創(chuàng)性突破、創(chuàng)新性研究成果和重大科技項(xiàng)目進(jìn)展,。
其中,，有3項(xiàng)先進(jìn)陶瓷相關(guān)的技術(shù)進(jìn)展入選,。
01.塑料廢棄物“變身”為高純碳化硅
隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展,，塑料廢棄物劇增，由此也帶來了一系列社會(huì)和環(huán)境問題,。世界各國(guó)每年都不斷累積性出現(xiàn)大量廢舊塑料,，從而給社會(huì)帶來巨大的環(huán)境壓力。塑料廢棄物中含有大量的碳元素,，以其為前驅(qū)體可以制備出高性能的新材料,，例如碳化硅。
碳化硅材料具有超硬,、耐磨,、高熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度,、低熱膨脹系數(shù),、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、低密度,、高比剛度,、無磁性等特點(diǎn)。這些優(yōu)異的性能使其廣泛用于航天,、航空,、國(guó)防、汽車,、化工,、核能、IC集成電路高端裝備制造行業(yè)等領(lǐng)域,。
通過FCR將FRP升級(jí)為碳化硅,，圖片來源：《自然-可持續(xù)發(fā)展》雜志
2024年2月29日，《自然-可持續(xù)發(fā)展》雜志報(bào)道了一種無溶劑,、高效率的閃蒸碳熱還原再造方法,。該方法由萊斯大學(xué)JamesM.Tour教授聯(lián)合科爾萬(wàn)大學(xué)趙玉峰教授研究提出，可將不同纖維增強(qiáng)塑料的混合物超快轉(zhuǎn)化為碳化硅,，轉(zhuǎn)化率大于90%,。通過調(diào)整操作條件，可選擇性地合成具有高純度的3C-SiC和6H-SiC兩種不同相的碳化硅,。利用該技術(shù)制備的碳化硅粉末成本低至0.047美元/千克,，分別為溶解法和焚燒法的0.2%和3.4%,。
02.清華大學(xué)提出一種片式多層陶瓷電容器高熵設(shè)計(jì)思路及方法
現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)電子設(shè)備的需求越來越大，從而也使得電子元器件的小型化,、高性能,、高可靠性和低功耗得到了快速發(fā)展。其中,，多層陶瓷電容器（MLCC）是非常重要的無源器件,。
為了進(jìn)一步取得MLCC性能的突破，滿足社會(huì)不斷發(fā)展的需求,，大量科研人員專注于對(duì)新材料的研究,，其中，“高熵”概念脫穎而出,，這種異于傳統(tǒng)材料設(shè)計(jì)范式的理念在儲(chǔ)能領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注,。高熵陶瓷中元素高度混亂會(huì)帶來一些特殊性能，包括動(dòng)力學(xué)上的遲滯效應(yīng),，結(jié)構(gòu)畸變效應(yīng),，熱力學(xué)上的相穩(wěn)定，雞尾酒效應(yīng)等,。結(jié)構(gòu)畸變效應(yīng)有利于改善陶瓷的鐵電性,，降低剩余極化強(qiáng)度，提高擊穿場(chǎng)強(qiáng),。
多態(tài)弛豫相（PRP）超高能量存儲(chǔ)高熵設(shè)計(jì)策略示意圖圖片來源：《科學(xué)》雜志
2024年4月11日,，《科學(xué)》雜志報(bào)道了清華大學(xué)林元華團(tuán)隊(duì)提出的一種鈦酸鋇（BaTiO3）基無鉛多態(tài)弛豫相片式多層陶瓷電容器的高熵設(shè)計(jì)思路及方法，該思路及方法通過降低磁疇翻轉(zhuǎn)勢(shì)壘有效減小了滯回?fù)p耗,，調(diào)控晶格畸變和晶粒細(xì)化的高原子無序性,，從而提高了制備的MLCC器件的擊穿強(qiáng)度。研究團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下制備出高能量密度達(dá)到20.8J/cm2,、能量存儲(chǔ)效率達(dá)到97.5%的MLCC,。該手段及方法適用于其他儲(chǔ)能和其他相關(guān)功能的高性能電介質(zhì)材料制備。
03.將陶瓷拉伸形變率提升至39.9%,！
先進(jìn)陶瓷材料由于其低密度,、高強(qiáng)度、耐高溫,、耐腐蝕等優(yōu)異性能在諸多戰(zhàn)略領(lǐng)域中有著重要應(yīng)用,。然而，陶瓷的本征脆性問題直接導(dǎo)致了其在服役過程中可靠性差,，嚴(yán)重制約了陶瓷材料的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用,。陶瓷脆性的本質(zhì)主要由化學(xué)鍵性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)所決定，在陶瓷中缺少獨(dú)立的滑移系,，材料一旦處于受力狀態(tài)就難以通過滑移所引起的塑性形變來松弛應(yīng)力,。一直以來,，增韌和增塑是陶瓷材料領(lǐng)域的關(guān)鍵問題和前沿技術(shù)，也是難度最大,、最具挑戰(zhàn)性的課題之一,。
Mo-La2O3有序結(jié)合界面結(jié)構(gòu)以及第一性原理計(jì)算結(jié)果，證明有序界面是化學(xué)鍵結(jié)合且晶面連續(xù)圖片來源：《科學(xué)》雜志
2024年7月26日,，《科學(xué)》雜志報(bào)道了北京科技大學(xué)和甬江實(shí)驗(yàn)室陳克新教授,、北京工業(yè)大學(xué)王金淑教授以及香港大學(xué)黃明欣教授科研團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)性地提出的一種“借位錯(cuò)”從而實(shí)現(xiàn)陶瓷塑性拉伸的策略。該策略是通過在鉬金屬與氧化鑭陶瓷之間構(gòu)建一種有序結(jié)合界面,，顯著降低金屬位錯(cuò)“傳遞”進(jìn)陶瓷內(nèi)部所需的能量,，從而使陶瓷可以不斷向金屬“借”位錯(cuò),，實(shí)現(xiàn)在室溫下陶瓷內(nèi)位錯(cuò)的大量構(gòu)建和滑移,，且在相同變形量后陶瓷內(nèi)位錯(cuò)密度與金屬內(nèi)位錯(cuò)密度值相當(dāng)，最終賦予陶瓷類似金屬一樣的拉伸塑性,。通過上述手段,，該團(tuán)隊(duì)世界首次實(shí)現(xiàn)陶瓷的室溫拉伸塑性，陶瓷拉伸延伸率可達(dá)39.9%,，抗拉強(qiáng)度約為2.3GPa,。
參考來源：中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)
（中國(guó)粉體網(wǎng)/山川）
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