名古屋大学 名古屋大学的科学家与NGK火花塞公司合作
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，开发了一套复合材料，由氧化铝(Al2O3)和碳化钨(WC)层组成，中间夹有锆原子
这些特殊的Al2O3-WC复合材料在结合硬度和抗永久弯曲或断裂方面优于现有的超硬材料
学分:名古屋大学 陶瓷基复合材料是非常坚固的材料，用于喷气发动机、燃气轮机和镍高温合金的切削工具
氧化铝(Al2O3)坚硬且化学性质惰性，碳化钨(WC)被用作超硬材料，但是过去制造Al2O3-WC陶瓷基复合材料的努力产生了不令人满意的结果
最近，日本科学家发表在《科学报告》上的一项研究表明，添加锆原子会改善氧化铝-碳化钨复合陶瓷电容器
鉴于氧化铝-碳化钨复合陶瓷作为超硬材料的潜在用途，世界各地的研究人员已经测试了几种配方，以确定一种具有高弯曲强度的配方，这是一种材料在永久弯曲或断裂之前可以承受的物理应力的量度
此前，没有任何一个研究小组开发出抗弯强度大于1吉帕斯卡的氧化铝-碳化钨陶瓷基复合材料，这意味着早期的氧化铝-碳化钨陶瓷基复合材料不能超越现有的陶瓷基复合材料
为了获得更大的抗弯强度，上述日本科学家小组进行了一项研究，该研究由名古屋大学的科学家领导，与NGK火花塞公司合作
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在他们的研究中，科学家们在制造氧化铝-碳化钨复合陶瓷的过程中加入了少量的二氧化锆
这种添加产生了弯曲强度大于2吉帕斯卡的“超硬”al2o 3-碳化钨陶瓷基复合材料
作为首席研究员
西山丽和博士
松永胜之注:“这是该领域的历史新高
" 值得注意的是，研究人员通过相对适度地添加氧化锆实现了这些相当大的抗弯强度改善
添加剂占成品氧化铝-碳化钨陶瓷基复合材料质量的5%以下，低于添加剂增强陶瓷基复合材料中通常存在的添加剂量
当研究人员用原子分辨扫描电子显微镜研究超硬氧化锆增强氧化铝-碳化钨复合陶瓷的结构时，他们发现锆原子位于氧化铝和碳化钨薄片之间的薄层中
关于氧化铝和碳化钨板之间的界面
西山丽和博士
松永说，“这种界面通常是机械性能的弱点
因此，片层之间的界面是锆原子发挥增强氧化铝-碳化钨复合陶瓷基复合材料作用的一个合理位置
事实上，当研究人员使用被称为密度泛函理论的数学物理领域的技术来模拟锆原子的效应时，他们的结果表明锆原子的界面层将增强其临界胶束浓度的稳定性
研究人员预见了他们的新型巨细胞病毒的光明前景
评论他们的潜在应用，博士
松永说:“我们开发的材料可以用作金属加工设备中的超硬材料，用于切割飞机和汽车上使用的硬金属部件
“事实上，他们注意到NGK火花塞公司的工程师们
已经将这些材料商业化，作为切削工具的组成部分
这些增强的al2o 3-碳化钨陶瓷基复合材料的产生是物理性能显著改善的一个例子，这种改善可以通过对材料进行相对少量的添加来实现
这篇题为“先进的超硬复合材料，通过稀释掺杂剂的界面分离极大地提高了机械强度”的论文发表在2020年12月3日的《科学报告》杂志上
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