工程材料的強度和韌性往往不可兼得，這種情況令材料的設計和選擇備受考驗。為此，香港理工大學（理大）研究團隊開發了一項創新方法，只須扭轉二維材料的雙層結構，便可在不影響材料固有強度下增加韌性。 過渡金屬二硫屬化物（TMD）是具有獨特電子、光學及機械性能的二維材料。二維材料具高強度但易碎的特性，而斷裂通常是不可逆轉的。如何同時提高材料的強度及韌性是工程界的一大挑戰。 為了突破這些限制，理大應用物理學系教授、先進製造研究院成員趙炯教授帶領的團隊開發了一項創新方法，利用材料的連續斷裂扭曲雙層結構，開創性地透過扭轉工程，令二維材料的強度和韌性兼得。團隊聚焦研究TMD，如二硫化鉬（MoS₂）及二硫化鎢（WS₂）等，結果發現扭轉二維材料雙層結構的嶄新斷裂機制。成果已獲納米壓痕及理論分析的驗證。 透過原位透射電子顯微鏡觀察，團隊發現二維材料的扭曲雙層結構中，當裂縫擴展時，上層與下層之間的晶格錯配，會形成互鎖的裂紋路徑。初次斷裂後，兩層的裂紋邊緣會自動組合，形成穩定的晶界結構。這種獨特的「裂紋自癒合」機制可保護後續的斷裂免受應力集中的影響，從而有效地抑制裂紋進一步擴展。與傳統斷裂情況相比，這一過程會消耗額外的能量，但可透過調整材料的扭曲結構和角度，達到不同的韌性增強程度。 此項發現有利設計出強韌兼備的新型二維材料，未來更有望廣泛應用於光子和電子器件上。研究結果已於國際期刊《自然材料》刊登。 網上報導： Mirage News – https://polyu.me/4kBNFhX（只供英文） 點新聞 – https://polyu.me/4lYAysf
| 研究部門 | 先進製造研究院 |
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