رابط متخلخل الهام من الطبيعة يعزز كلاً من القوة والمتانة في المركبات ذات المصفوفة السيراميكية

در آگوست 2026، محققان مؤسسه فناوری پکن یک مطالعه پیشرفت در این کشور منتشر کردندارتباطات طبیعت، یک استراتژی الهام گرفته از زیستی را پیشنهاد می کند که بر مبادله طولانی مدت "استحکام در مقابل چقرمگی" در کامپوزیت های زمینه سرامیکی (CMCs) غلبه می کند.

چالش

CMC ها برای وسایل نقلیه مافوق صوت و اجزای بخش داغ موتور هواپیما حیاتی هستند. با این حال، طراحی رابط کاربری مدت هاست که با یک معضل روبرو بوده است:

رویکردهای سنتی صرفاً بین این دو سازش می کنند - قدرت و صلابت در تقابل باقی می مانند.

پیشرفت

این تیم با الهام از ساختار پل معدنی ناکر، یکرابط کربن پیرولیتیک متخلخل با الهام از زیستی. با ایجاد نانو منافذ در رابط فیبر/ماتریس، آنها به این نتیجه رسیدندکنترل نامتقارناستحکام وابستگی رابط و تنش اصطکاک.

هنگامی که ترک ها نزدیک می شوند، رابط به راحتی جدا می شود، با این حال اصطکاک بالایی را در حین لغزش فیبر حفظ می کند - یک طراحی "دو کاره" که مبادله را از بین می برد.

نتایج عملکرد

سطح میکرو کامپوزیت:

1. استحکام کششی:903 مگاپاسکال –38 درصد بالاترنسبت به همتایان رابط متراکم

2. انرژی شکست: 1.8 برابر بالاتر

سطح کامپوزیت ماکروسکوپی سه بعدی:

1. استحکام کششی در دمای اتاق: 158.5 مگاپاسکال →385.4 مگاپاسکال(~بهبود 1.4 برابری)

2. مقاومت کششی 1200 درجه سانتی گراد: 80.0 مگاپاسکال →308.1 مگاپاسکال

چرا کار می کند

کامپوزیت رابط متخلخل به تراکم ترک اصلی 19/mm (در مقابل 10/mm) با دهانه‌های ترک کوچک‌تر دست یافت - به این معنی که انرژی برای تولید ریز ترک‌های جدید به جای بزرگ‌کردن ترک‌های موجود استفاده می‌شود.