2025-09-27 13:58:31
威尼斯集团-港理工团队研发出新型二维材料强韧兼备技术—新闻—科学网
工程质料的强度及韧性往往不成兼患上，这类环境使质料的设计及选择备受磨练。近日，中国香港理工年夜学(简称“港理工”)运用物理学系研究团队开发了一种立异要领，只须旋转二维质料的双层布局，即可于不影响质料固有强度下增长韧性，有益在设计出强韧兼备的新型二维质料，将来更有望广泛运用在光子及电子器件上。相干研究结果发表在《天然—质料》。
基在原位扫描电子显微镜发明的二维质料的怪异裂纹自愈合机制。研究团队供图
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二维质料具高强度但易碎的特征，而断裂凡是是不成逆转的。是以，二维质料于蒙受反复变形装配方面的运用有限，例如高功率装配、柔性电子产物和穿着式装配等。若要加强质料的韧性，一般会经由过程引入缺陷，例如空位与晶界来到达目的，但如许会降低质料固有的电气机能，使机械耐费用及电子效能不成兼患上。是以，怎样同时提高质料的强度和韧性是工程界的一年夜挑战。
为了冲破这些限定，港理工运用物理学系传授赵炯领导的团队开发了一种立异要领，他们使用质料的持续断裂扭曲双层布局，创始性地经由过程旋转工程使二维质料同时具有了强度及韧性，该研究结果已经获纳米压痕和理论阐发的验证。
过渡金属二硫属化物是具备怪异电子、光学和机械机能的二维质料，广泛运用在电子和光电子、能量贮存和转换、传感器和生物医学装配、量子技能、机械和磨擦学等范畴。研究团队聚焦在研究过渡金属二硫属化物，如二硫化钼、二硫化钨等，威尼斯集团-由此发明了旋转二维质料双层布局的极新断裂机制。
经由过程原位透射电子显微镜不雅察，研究团队发明二维质料的扭曲双层布局中，当裂痕扩大时上层与基层之间的晶格错配，会形成互锁的裂纹路径。首次断裂后，两层的裂纹边沿会主动组合，形成不变的晶界布局。这类怪异的“裂纹自愈合”机制可掩护后续的断裂免受应力集中的影响，从而有用地按捺裂纹进一步扩大。与传统断裂环境比拟，这一历程会耗损分外的能量，但可经由过程调解质料的扭曲布局及角度，到达差别的韧性加强水平。
论文通信作者赵炯暗示：“该研究冲破了传统断裂力学理论的框架，初次展示了二维质料的自立毁伤按捺机制，为设计及集成强韧的新型二维质料带来冲破性的立异要领。研究将扭电子学的运用扩大至设计质料的强度等机械特征，为电子及光子器件的设计带来新思绪。跟着二维扭曲质料制造技能日趋成熟，兼具优秀的机械机能及怪异的电气特征的新一代智能质料，有望鞭策柔性电子、能源转换、量子科技与仿生传感等范畴的技能立异。”
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-025-02193-y
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示用意。西安交通年夜学供图 
