具有预定微观织构的高致密仿生陶瓷的制备
材料科学
2018-07-13 v1
摘要
生物硬材料的架构展现出精细定制、由矿物晶体构成的复杂组合。近期大量研究将这些局部组合的设计与令人印象深刻的宏观响应联系起来。在技术陶瓷中重现这种精细控制与常用制备方法相冲突。在此，我们通过将最近开发的磁辅助注浆成型（MASC）技术与成熟的模板晶粒生长（TGG）工艺相结合，规避了这一问题。MASC能够局部控制分散于较小各向同性颗粒中的片状颗粒的取向。经过高温无压处理后，最终陶瓷的晶粒遵循初始片状颗粒的相同取向。这种组合使我们能够制备出致密度为95%的氧化铝部件，其晶粒取向可遵循任意预定取向。我们成功制备了受生物材料启发的微结构陶瓷，其呈现周期变化的图案，可编程间距为数十微米。我们通过微压痕证实了该工艺通过局部晶粒取向定制局部力学性能的能力。这种对局部力学性能的微米尺度控制可应用于使用这种廉价且可扩展的工艺使陶瓷结构适应复杂载荷。在各向异性晶粒取向也决定功能特性的体系中，本文提出的原理可促成新型多功能陶瓷的创制。
引用
@article{arxiv.1807.04378,
title = {Processing of dense bio-inspired ceramics with deliberate microtexture},
author = {Hortense Le Ferrand and Florian Bouville and André R. Studart},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.04378},
year = {2018}
}