Οι δομικές μονάδες πυρήνα-κελύφους παρουσιάζουν εξαιρετική επίδραση σκληρότητας για κεραμικά
Η εκτροπή και η γεφύρωση της ρωγμής:Η παρουσία του μαλακού κελύφους μπορεί να προκαλέσει εκτροπή και γεφύρωση ρωγμών, η οποία διαλύει αποτελεσματικά την ενέργεια των ρωγμών πολλαπλασιασμού. Όταν μια ρωγμή συναντά μια δομική μονάδα πυρήνα-κελύφους, τείνει να εκτρέψει κατά μήκος της διεπαφής μεταξύ του πυρήνα και του κελύφους, αντί να διαδίδεται απευθείας μέσω της κεραμικής μήτρας. Αυτός ο μηχανισμός εκτροπής ρωγμών βοηθά στην αύξηση της ανθεκτικότητας του υλικού.
Διάρκεια ενέργειας:Το μαλακό κέλυφος μπορεί να υποβληθεί σε πλαστική παραμόρφωση ή ιξωδοελαστική παραμόρφωση, η οποία καταναλώνει ενέργεια και διαλύει τη συγκέντρωση στρες στο άκρο της ρωγμής. Αυτός ο μηχανισμός απόσπασης ενέργειας βοηθά στη μείωση της κινητήριας δύναμης για τη διάδοση της ρωγμής και στη βελτίωση της σκληρότητας του κεραμικού.
Μετασχηματισμός φάσης:Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι δομικές μονάδες πυρήνα-κελύφους μπορούν να υποβληθούν σε σκληρότητα μετασχηματισμού φάσης. Για παράδειγμα, όταν ο πυρήνας είναι κατασκευασμένος από μια μεταστατική φάση, μπορεί να μετατραπεί σε μια πιο σταθερή φάση κάτω από το πεδίο στρες της διάδοσης της ρωγμής. Αυτός ο μετασχηματισμός φάσης μπορεί να προκαλέσει επέκταση του όγκου και να παράγει συμπιεστικές τάσεις γύρω από την άκρη της ρωγμής, η οποία μπορεί να συλλάβει αποτελεσματικά τη διάδοση της ρωγμής και να ενισχύσει την ανθεκτικότητα του κεραμικού.
Crack Bridging and Pullout:Ο άκαμπτος πυρήνας μπορεί να λειτουργήσει ως γέφυρα για να συνδέσει τις επιφάνειες ρωγμών και να αντισταθεί στο άνοιγμα της ρωγμής. Όταν μια ρωγμή διαδίδεται μέσω μιας κεραμικής μήτρας που περιέχει δομικές μονάδες πυρήνα-κελύφους, οι άκαμπτοι πυρήνες μπορούν να γεφυρώσουν τις επιφάνειες της ρωγμής και να αποτρέψουν τη ρωγμή από το περαιτέρω άνοιγμα. Επιπλέον, το μαλακό κέλυφος μπορεί να προωθήσει την απομάκρυνση των άκαμπτων πυρήνων από τη μήτρα, η οποία συμβάλλει επίσης στην σκληρότητα του κεραμικού.
Συνδυάζοντας αυτούς τους μηχανισμούς σκληρότητας, οι δομικές μονάδες πυρήνα-κελύφους μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την ανθεκτικότητα της κεραμικής, καθιστώντας τους πιο ανθεκτικές σε κάταγμα και βλάβες. Αυτό καθιστά δομικές μονάδες πυρήνα-κελύφους μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την ανάπτυξη προηγμένων κεραμικών υλικών με βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες.
