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Ductilization of Nanoporous Ceramics by Crystallinity Control

材料科学 纳米孔 结晶度 立方氧化锆 陶瓷 无定形固体 复合材料 脆性 退火(玻璃) 四方晶系 化学工程 纳米技术 矿物学 相(物质) 结晶学 化学 工程类 有机化学
作者
Jung Ho Kim,Dahye Shin,Yang Jeong Park,Dongchan Jang,Sung Oh Cho
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:19 (12): 8488-8494 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b02838
摘要

Synthesizing ceramic materials with a significant amount of deformability is one of the most important engineering pursuits. In this study, we demonstrate the emergence of metal-like plasticity through the crystallinity control in the monolithic zirconia with the vertically aligned honeycomb-like periodic nanopore structures fabricated using the anodizing technique. The crystalline orders of the nanoporous zirconia films vary between monoclinic, tetragonal, and amorphous phases after the heat treatment and/or proton irradiation, whereas the vertical pore structures are maintained. The micropillar compression tests on those samples reveal a large amount of plasticity, more than 20% of total stains, in the as-anodized and proton-irradiated samples, both of which contain the amorphous phase. In contrast, the fully crystallized zirconia that resulted from annealing at 500 °C shows the brittle failure, the typical characteristic of conventional ceramic foams. These results offer a new opportunity for the nanoporous ceramic materials to be used in various applications, benefited from the tunable structural stability.
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