- 東南大學(xué)孫岳明教授、代云茜教授/吉林大學(xué)盧曉峰教授ACS Nano：無機(jī)納米纖維的革新——構(gòu)建功能元件與未來系統(tǒng)的橋梁
- 發(fā)布日期：2025-05-07
無機(jī)納米纖維作為橋接功能元件與未來系統(tǒng)的理想介質(zhì)，承載著構(gòu)建顛覆性功能材料體系的愿景，但其機(jī)械脆性嚴(yán)重制約該愿景的實(shí)現(xiàn)。因此，亟需從根源重構(gòu)納米纖維力學(xué)性能以釋放其應(yīng)用潛能。近日，東南大學(xué)孫岳明教授、代云茜教授/吉林大學(xué)盧曉峰教授團(tuán)隊(duì)在ACS Nano上發(fā)表綜述性論文，深入討論無機(jī)納米纖維在微觀-介觀-宏觀多尺度下的脆性斷裂機(jī)制和增韌增強(qiáng)策略，提出融合仿真驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與先進(jìn)原位表征技術(shù)的創(chuàng)新方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)力-應(yīng)變過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與機(jī)理反演。進(jìn)一步聚焦氧化物納米纖維工程化面臨的挑戰(zhàn)與新興解決方案，為開發(fā)力學(xué)強(qiáng)韌、功能穩(wěn)定的柔性系統(tǒng)提供見解。最終探討無機(jī)納米纖維突破納米粉體材料性能瓶頸、實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的技術(shù)路徑，豐富其在能源轉(zhuǎn)化、智能傳感、柔性電子等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
本綜述全面闡述了無機(jī)納米纖維增韌強(qiáng)化的研究體系。首先通過多尺度分析（分子鍵合特性、納米晶界演化、微觀缺陷分布）解構(gòu)脆性本質(zhì)，依托人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、分子動(dòng)力學(xué)、有限元分析等多物理場(chǎng)仿真工具驗(yàn)證理論假設(shè)，建立“結(jié)構(gòu)-性能”定量關(guān)聯(lián)模型。進(jìn)一步，圍繞脆性根源提出系列增韌策略：在分子尺度通過化學(xué)鍵重構(gòu)引入能量耗散路徑；在介觀尺度借助晶界工程抑制裂紋擴(kuò)展；在宏觀尺度通過多級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)應(yīng)力再分布。研究強(qiáng)調(diào)原位表征與異位表征技術(shù)在揭示“微觀缺陷-宏觀失效”關(guān)聯(lián)機(jī)制中的核心作用。文末系統(tǒng)論述增韌后無機(jī)納米纖維在能源轉(zhuǎn)化、極端熱防護(hù)、環(huán)境保護(hù)、智能傳感、隔音吸噪等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，明確不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)材料力學(xué)性能的核心訴求，為下一代高性能無機(jī)納米纖維的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供理論框架與技術(shù)路線。
該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部總裝預(yù)研基金、江蘇省自然科學(xué)基金等資助。
