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生命健康检测研究院 AM:具有优异机械和摩擦学性能的自组装结构

发布者: [发表时间]:2020-09-01 [来源]: [浏览次数]:

从天然材料中汲取灵感,可以通过构建可以更好地适应和控制内部应力的矩阵体系结构来增强复合材料。尽管最近通过在主体多层复合材料中引入定向纤维和板材成功合成了用于局部增强的人工组件,但对决定力学性能的因素缺乏基本的了解。此外,设计有助于提高电阻和能量耗散的构造块和界面也极具挑战性

近日,生命健康检测研究院王铁团队报道了对两种高度定向、自组织的胶体氧化铕纳米片(Eu2O3NSTs)在增强机械和摩擦学性能方面进行了比较。

文章要点

1研究人员采用具有面阵和互锁结的NST超结构,并合成了单晶NSTs(s­NSTs)和缺陷晶体NSTs(f­NSTs)作为构建块。这种方法基于通过气液界面自组装技术以及在正己烷中温和蒸发胶体溶液来精确控制乙二醇表面的NST相互作用。然后,成功将自组装的NST薄膜转移到全硅支撑的衬底上。

2研究人员采用峰值力定量纳米机械作图(PF-QNM)、原子力显微镜(AFM)单点压痕(SPI)和纳米压痕测量仪(NMI)这三种方法来测量材料的机械性能。利用侧向力显微镜(LFM)对材料的摩擦学性能进行了测试。

3研究发现,氧化铕纳米片排列在互锁结的超结构中,这些超结构在结点处抵抗滑动,从而与传统的由平行纳米片形成的面对面超结构相比,提高了纳米片组件的机械性能。此外,通过采用无定形结构的有缺陷的晶体纳米片不同于单晶纳米片用以揭示构件的晶体起源,结果显示,前者表现出优异的机械增强性和改善的耐磨性。

Zhenjie Xue, et al, Mechanical and Tribological Performances Enhancedby Self-Assembled Structures, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202002004

https://doi.org/10.1002/adma.202002004