Sprickavböjning och överbryggning:Närvaron av det mjuka skalet kan inducera sprickavböjning och överbryggning, vilket effektivt sprider energin från sprickornas utbredning. När en spricka möter en kärna-skal strukturell enhet, tenderar den att avböja längs gränsytan mellan kärnan och skalet, snarare än att fortplantas direkt genom den keramiska matrisen. Denna sprickavböjningsmekanism hjälper till att öka materialets seghet.
Energiavledning:Det mjuka skalet kan genomgå plastisk deformation eller viskoelastisk deformation, vilket förbrukar energi och avleder spänningskoncentrationen vid sprickspetsen. Denna energiavledningsmekanism hjälper till att minska drivkraften för sprickutbredning och förbättrar keramikens seghet.
Fasomvandlingshärdning:I vissa fall kan kärn-skal strukturella enheter genomgå fastransformationshärdning. Till exempel, när kärnan är gjord av en metastabil fas, kan den förvandlas till en mer stabil fas under sprickans spänningsfält. Denna fasomvandling kan inducera volymexpansion och generera tryckspänningar runt sprickspetsen, vilket effektivt kan stoppa sprickutbredningen och förbättra keramikens seghet.
Spricköverbryggning och utdragning:Den stela kärnan kan fungera som en brygga för att förbinda sprickytorna och motstå spricköppningen. När en spricka fortplantar sig genom en keramisk matris som innehåller kärna-skal strukturella enheter, kan de styva kärnorna överbrygga sprickytorna och förhindra att sprickan öppnas ytterligare. Dessutom kan det mjuka skalet främja utdragningen av de stela kärnorna från matrisen, vilket också bidrar till att keramen blir segare.
Genom att kombinera dessa härdningsmekanismer kan kärna-skal strukturella enheter avsevärt förbättra segheten hos keramer, vilket gör dem mer motståndskraftiga mot brott och skador. Detta gör kärna-skal strukturella enheter till ett lovande tillvägagångssätt för utveckling av avancerade keramiska material med förbättrade mekaniska egenskaper.
