陶瓷材料中的平滑晶界会对机械性能产生削弱效果，为了提高材料的机械性能，通过晶界的微结构设计来加强界面将是一种必要的选择。例如珍珠母启发的砌筑结构和仿生机械联锁结构可以产生独特的效果，从而实现陶瓷具有前所未有的机械韧性。然而，这种结构仿生构筑往往成本高，工艺复杂，难以大规模产业化。因此，研发一种工艺简单、结构独特、效果显著的界面调控方法迫在眉睫。
景德镇学院生物与环境工程学院的余辉博士与海南大学及东华大学合作，受到生物板、盾片和骨骼中发现的波状或交叉状缝合结构的启发，利用石墨烯纳米片（GNS）调控烧结过程中的原子扩散，成功制备出具有缝合结构晶界的氧化锆增韧的氧化铝（ZTA）陶瓷。缝合晶界比光滑晶界具有更优异的机械螯合和摩擦阻力，从而提高了ZTA陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性，其中0.14% GNS改性的ZTA弯曲强度为865.4 MPa，比未改性的ZTA提高了60.2%。这项研究不仅有助于开发新型高性能工程陶瓷材料，也为理解纳米尺度下材料界面行为提供了重要的科学见解。该研究成果发表在材料科学领域的顶尖学术期刊《ACS Applied Nano Materials》上，余辉博士为本文的通讯作者。
《ACS Applied Nano Materials》是材料科学领域的顶级期刊，已被国际重要权威数据库 SCI 收录，2023年影响因子为5.3，中科院分区：材料科学2区 。该期刊涵盖了纳米科学和纳米技术的广泛应用，包括但不限于纳米材料的合成、功能化、加工、性能以及它们在能源、环境、健康、电子和光学等领域的应用。对于推动纳米科学的基础研究和应用发展具有重要作用。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.4c03302
（供稿：余辉/编辑：方倞杰/一审一校：陈丽明/二审二校：魏媛鹤/三审三校：田双）
