一种制备块体仿生增韧陶瓷的简易方法

开发能够承受恶劣环境的抗损伤结构材料是材料科学与工程中的一大难题。仿生砖-泥结构在概念验证研究中近期展示了一系列有趣的力学特性。然而，与实际制备工艺相关的可重复性与可扩展性问题阻碍了此类材料的进一步发展与工业化。在此，我们展示了一种基于 commercially available 原材料的单轴压制与场辅助烧结的简易方法，以制备比以往方法更厚的仿生陶瓷/陶瓷复合材料，样品厚度可达1 cm。该陶瓷复合材料保留了致密氧化铝的典型强度（$430~\pm 30MPa$），同时保持了先前在毫米尺度上所展示的优异抗损伤性，其裂纹起裂韧性为$6.6MPa.m^{1/2}$，断裂韧性高达$17.6 MPa.m^{1/2}$。这些结果验证了这类全陶瓷复合材料（此前仅在实验室尺度展示）的潜力，并可能使其得以优化、放大和工业化。