Multi-directional freeze casting of porous ceramics with bone-inspired microstructure

材料科学 定向凝固 陶瓷 多孔性 微观结构 脆性 复合材料 莫来石 共晶体系 制作 医学 病理 替代医学
作者
Xinyu Dong,Beng Wah Chua,Tao Li,Wei Zhai
出处
期刊:Materials & Design [Elsevier BV]
卷期号:224: 111344-111344 被引量:32
标识
DOI:10.1016/j.matdes.2022.111344
摘要

Porous ceramics are favored in a multitude of applications, such as filters, catalyst supports, and tissue engineering scaffolds. However, conventional fabrication techniques find it particularly challenging to preserve sufficient mechanical strength in highly porous ceramics. Although unidirectional freeze casting can fabricate porous ceramics with high strength vertically, the strength in other directions is inadequate due to a lack of lateral structural control. Herein, inspired by the cancellous bone, we propose a novel multi-directional freeze casting technique to prepare highly mechanically efficient porous ceramics. A multi-directional temperature field is ingeniously designed to mimic the stress-responsive growth pattern of the cancellous bone. To further the lateral structural control, ceramic fibers are incorporated to form mineral bridging. In this process, alumina-mullite composite ceramics are prepared with hierarchical structures, including micro-level multi-oriented struts, sub-micro-level interlamellar bridges and nano-level eutectic phases. They endow the ceramics with high porosity (∼75%) and high strength in all 3D spatial directions (8.4–20.1 MPa), while effectively preventing the catastrophic brittle failure. Therefore, the mechanically enhanced porous ceramics demonstrate the remarkable controllability of multi-directional freeze casting in hierarchical structures. Also, our work opens up a new horizon for fabricating highly mechanically efficient porous materials, including hierarchically structured biomimetic ceramics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
dxl发布了新的文献求助10
刚刚
在水一方应助纯情的书翠采纳,获得10
刚刚
欢喜夏之完成签到,获得积分20
刚刚
王清泉完成签到,获得积分10
1秒前
Xiu完成签到 ,获得积分10
1秒前
PGao完成签到,获得积分10
1秒前
完美世界应助psj采纳,获得10
1秒前
一胖完成签到 ,获得积分10
1秒前
晨煜发布了新的文献求助20
3秒前
4秒前
852应助reed1220采纳,获得30
5秒前
gogogo完成签到,获得积分10
6秒前
搜集达人应助17876581310采纳,获得10
6秒前
诚心寄松发布了新的文献求助20
6秒前
虚幻蜜粉完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
丘比特应助zjx5591采纳,获得10
9秒前
落雨冥完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
cui发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
美好灵寒完成签到 ,获得积分0
11秒前
12秒前
赫鲁晓楠应助dxl采纳,获得10
12秒前
夜已深完成签到,获得积分10
12秒前
英俊的铭应助乖乖田采纳,获得10
14秒前
14秒前
14秒前
15秒前
科研通AI6.3应助柚子采纳,获得10
15秒前
葛甲率发布了新的文献求助10
15秒前
acacxhm7完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
17秒前
很难过发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
psj发布了新的文献求助10
19秒前
诚心寄松发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7320721
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8936430
关于积分的说明 18945463
捐赠科研通 6979143
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214626
关于科研通互助平台的介绍 2382378
邀请新用户注册赠送积分活动 2193853