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Subra Suresh 教授在“国际先进技术材料大会”上介绍交叉力学中心金刚石超弹性工作

        自2001年以来,两年举办一度的国际先进技术材料(ICMAT)系列会议已经极大地影响和鼓舞了国际材料科学和力学学科。新加坡材料研究学会(MRS-S)于2019年6月23日至28日在新加坡举办第10届系列会议。ICMAT系列会议的前9届会议吸引了超过23000名参与者,其中包括25名诺贝尔奖获得者和数百名杰出的全体会议和主题发言人,以及数千名受邀发言人。

        Subra Suresh教授目前担任新加坡南洋理工大学(NTU)的第四任校长。 Suresh从2010年到2013年担任国家科学基金会(NSF)主任。在被任命为NSF之前,他是麻省理工学院(MIT)的Vannevar Bush工程学院教授,并担任该学院的院长。在加入NTU之前,他在2013年到2017年期间担任卡内基梅隆大学(CMU)的校长。Suresh还同时身兼美国国家医学院、科学院和工程院三院院士。Suresh教授日前在第10届ICMAT大会上介绍了交叉力学中心关于金刚石超弹性的工作。


        尽管金刚石被认为是自然界中最硬和最强的材料,但是其在实际应用中强度总是比其理论值低得多。作为超级明星材料,实现金刚石的高弹性和强度将对基础和实践方面产生重大意义。交叉力学中心和燕山大学田永君院士课题组合作,通过聚焦离子束(FIB)研磨结合氩等离子体清洁来制造不同尺寸的,和取向的金刚石纳米针。结合交叉力学中心自制的X-Nano样品杆在透射电镜下观察到了金刚石纳米针超大的弹性变形。金刚石纳米针的最大拉伸应变在原位TEM弯曲中显示出强大的尺寸和取向依赖性。值得注意的是,在直径为60 nm的取向的金刚石纳米针中,实现了高达13.4%的大弹性拉伸应变,对应于125 GPa的超高强度。该值接近经典的格里菲斯理论强度极限~E/9,金刚石作为新一代半导体应用于柔性电子光子器件,生物传感器和纳米机械操纵器中。

        X-Nano样品杆是交叉力学中心自制的四自由度原位TEM样品杆。传统TEM观察受到电镜内狭窄空间的限制,样品难以大角度倾转,我们只能观察到样品组织的二维投影。针对这一问题,交叉力学中心自主设计了可以实现±180o旋转的X-Nano样品杆,实现了TEM中微结构的三位表征。同时X-nano还可以在TEM中实现原位的力学加载,所有四自由度运动均由内置压电执行器精确驱动,定位精度约为0.1 nm,运动范围约为1 mm。X-Nano这种大量程、高精度的位移控制为我们在TEM对金刚石纳米针尖进行精确的力学测试提供了基础。






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