陶瓷基復合材料（CMCs）是一種可以綜合多種材料優(yōu)勢的新型材料，常用于噴氣發(fā)動機、燃氣輪機和鎳高溫合金刀具，因此長期受到科學家青睞。在這其中，氧化鋁（Al2O3）和碳化鎢（WC）是一對很受關注的組合，前者堅硬且化學惰性，后者可用作超硬材料，但令人遺憾的是，至今還沒人能過制備出性能滿意的Al2O3-WCCMC。

最近，科學家團隊進行了一項研究，他們在制造Al2O3-WC-CMC的過程中加入了少量的二氧化鋯（ZrO2），最終產(chǎn)生了彎曲強度大于2千兆帕斯卡的“超硬”Al2O3-WC-CMC，這是該領域的歷史最高水平。

當研究人員使用原子分辨掃描透射電子顯微鏡研究其超硬ZrO2增強Al2O3-WC-cmc的結構時，他們發(fā)現(xiàn)Zr原子位于Al2O3和WC片之間的薄層中。研究人員指出，“Al2O3和WC之間的界面一般就是復合材料結構方面的薄弱之處。”后來研究人員使用一種稱為密度泛函理論的數(shù)學物理領域的技術來模擬鋯原子的效應，發(fā)現(xiàn)正是這些處于界面層的鋯原子增強了CMC的穩(wěn)定性。

在評論其潛在應用時，Matsunaga博士說：“我們開發(fā)的材料可作為超硬材料用于金屬加工設備，切割飛機和汽車上使用的硬質(zhì)金屬部件。”事實上，一些公司的工程師已經(jīng)開始在商業(yè)化切割工具中投入使用這些材料。研究人士表明：“我們開發(fā)的材料可作為超硬材料用于金屬加工設備，切割飛機和汽車上使用的硬質(zhì)金屬部件。”

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