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剪裁空位是提高陶瓷力學性能的一種可行方法。然而，高度集中的空位通常會影響強度(或硬度)。

在這項工作中，奧地利科學院Zaoli Zhang通過利用超晶格（SL）結構，我們通過高度結構性的模板效應穩定了具有高濃度（高達~50%）無序陰離子空位（縮寫“vac”）的亞穩態立方（fcc）WN_x。

文章要點

1）穩定且完美晶格匹配的 TiN 面心立方相（基本上產生零晶格失配，從而最大限度地減少界面效應）。由于 WN_x (x = 0.5) 中存在大量空位，SL 層表現出嚴重的局部變形。微懸臂梁實驗證實這種陶瓷具有高強度（~9 GPa）和彎曲應變（~2.8%）。

2）采用球面像差 (Cs) 校正透射電子顯微鏡 (TEM) 和原子尺度模擬，研究人員證明了 WNx 的機械響應由晶胞擾動主導（這意味著在變形過程中會發生進一步的晶胞扭曲），它充當變形載體，同時防止高應力集中。

3）具有超高濃度（~50%）無序空位的WN_x的機械性能增強可歸因于晶胞擾動吸收變形能、N空位的存在增加了每個晶胞的價電子濃度以及晶胞的影響。阻礙位錯成核的畸變。

參考文獻

Chen, Z., Huang, Y., Koutná, N. et al. Large mechanical properties enhancement in ceramics through vacancy-mediated unit cell disturbance. Nat Commun 14, 8387 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-44060-x

https://doi.org/10.1038/s41467-023-44060-x