微晶玻璃陶瓷

据2010年5月27日安第斯共同体秘书处通报消息，哥伦比亚于近期制订了另一项食品接触性材料技术标准——与食品、饮料接触性陶瓷或玻璃材料、容器、物品、设备的技术要求。　　法规文本主要包括如下几部分：目标、范围、定义、良好生产规范、基本要求、总的和特定物质迁移量限量，玻璃制品铅(Pb)的迁移限量，物质迁移量测定方法，监督、检查与合格评定，复审与更新等方面。　　其中，对物质迁移限量的规定如下：　　陶瓷、珐琅、釉彩等材质的食品、饮料接触性物体或容器的总物质迁移限量：50mg/kg水，或者8mg/dm2接触面 特定物质迁移量：对于非盛装性物体，(Pb): 0.8 mg/dm2 (Cd): 0.07 mg/dm2 对于盛装性容器，(Pb): 4.0 mg/L (Cd): 0.3mg/L 对于烹饪用具、容量大于3L容器，(Pb):1.5 mg/L (Cd): 0.1mg/L。　　对于水晶/玻璃材质的食品、饮料接触性物体或容器，特定物质铅(Pb)迁移限量(LME)为：非盛装性物体LME: 0,8 mg/dm2 容量低于600ml的容器LME: 1.5 mg/L 容量介于600～3000ml的容器， LME: 0.75 mg/L 容量大于3L的容器，LME: 0.50 mg/L。

“全国建材装备标准化技术委员会及全国建材装备标准化技术委员会陶瓷机械份技术委员会成立大会”于2008年12月22日在北京市召开，国家标准化管理委员会工业标准一部殷明汉主任、肖寒处长、国家工业和信息化部原材料司建材处调研员高秀英、产业政策司袁克兰处长，中国建筑材料联合会党委书记兼常务副会长孙向远，叶向阳副会长，中国中材集团公司副总经理于国波等领导出席了会议。全国建材装备标准化技术委员会及全国建材装备标准化技术委员会陶瓷机械分技术委员会全体委员、顾问及行业特邀企业的代表等共60余人出席了会议。　　会议由中国建材联合会标准质量部周丽玮处长主持。国标委工业标准一部材料处处长肖寒宣读了国标委关于全国建材装备标准化技术委员会及陶瓷机械分技术委员会成立的批复文件。第一届全国建材装备标准化技术委员会由4名顾问和30名委员组成，中国建筑材料联合会叶向阳任出任主任委员，方芳、袁克兰、隋明洁、曹广海、刘杰任副主任委员，孟庆林任委员兼秘书长，袁海荣、王玉敏任委员兼副秘书长，秘书处承担单位为中国建材技术装备总公司。全国建材装备标准化技术委员会主要负责水泥、水泥制品、轻质装饰装修、玻璃工业及深加工、墙材工业、建筑陶瓷、玻璃纤维等领域技术装备(不包括矿山机械领域)的国家标准制修订工作。全国建材装备标准化技术委员会第一届陶瓷机械分技术委员会由3名顾问和20名委员组成，李转任主任委员,孟庆林、李竟先、刘杰任副主任委员，袁海荣任委员兼秘书长，欧阳丹、王琳任委员兼秘书长，秘书处承担单位为中国建材技术装备总公司和广东省佛山市顺德区标准化协会。　　国标委工业一部主任殷明汉、中国建材联合会党委书记兼常务副会长孙向远、工业和信息化部原材料司建材处调研员高秀英分别为全国建材装备标准化技术委员会和陶瓷机械分标委会成立揭牌，并向委员们颁发了聘书。　　殷明汉主任代表国家标准委对全国建材装备标准化技术委员会及陶瓷机械分技术委员会的成立表示热烈祝贺，他在讲话中指出：全国建材装备标准化技术委员会及陶瓷机械分技术委员会要加强委员会建设，要建立健全技术委员会工作机制，重视组织机构、规章制度、人才培养、专业队伍、信息系统等方面的基本能力建设，为建材装备标准化工作的建设和发展奠定坚实的基础 要采取有效措施，积极开展标准制修订工作 特别要加强技术研究，推动建材机械行业自主创新技术形成标准 同时要积极参与国际标准化活动，争取国际标准化的突破。　　中国建筑材料联合会党委书记、常务副会长孙向远代表中国建筑材料联合会向大会致辞，孙向远讲话中指出：近年来，我国建材机械工业的发展、生产呈现出良好的态势，这与标准化工作在建材机械产业结构调整中的推动作用是分不开的。1992年，原国家建材局批准组建了建材工业机械标准化技术委员会。经过行业标委会十几年的努力工作，建材机械行业标准已近150项，基本覆盖了水泥、水泥制品、平板玻璃、墙材工业、建筑卫生陶瓷、玻璃纤维、石材和非金属矿工业等领域，部分标准已达到国际先进水平，为建材机械工业淘汰落后技术和工艺、推动产业结构调整和优化、提升国际竞争力等发挥了积极的作用。当前，建材机械行业国际化步伐加快，提升了产业的发展水平，建材机械标准的国际化需求也逐步显现。在这种形势下，组建全国建材装备标准化技术委员会是非常必要和及时的。他对新成立的全国建材装备标委会和陶瓷机械分委会今后的工作提出了几点建议：首先要理顺思路，明确建材行业标准化工作目标 其次应进一步加大标准化工作科研创新的力度 同时要努力建设一支高素质的标准化人才队伍 另外要切实加强标委会秘书处的工作，特别是要有效整合行业资源，加快标准化工作向信息化的转变。提高标准化工作的公开性、透明性和可控性。　　中国中材集团公司副总经理于国波代表中国中材集团向两会的成立表示了祝贺。他在致辞中谈到：国家标准委把建材装备标委会和分标委会的秘书处放在中材集团的装备总公司，是对中材集团的信任。集团将在今后的工作中积极做好相关的服务工作，不辜负各级领导对中材集团的信任，不辜负业界对我们的期望。　　叶向阳副会长作为全国建材装备标准化技术委员会主任在讲话中强调了标准化工作在我国建材装备领域发展过程中起的重要作用，并希望委员会能够充分发挥桥梁和纽带作用，加强标准化科研工作、信息化和人才队伍的建设工作，充分发挥委员在标准化工作中的作用。要求全国建材装备标委会、分技术委员会不仅应加强标准的研究、研制，还应加强建材装备标准在行业范围内的应用和推广。　　大会一致通过了全国建材装备标准化技术委员会和陶瓷机械分技术委员会的章程和秘书处工作细则及工作计划。大会在热烈的气氛中圆满结束。　　全国建材装备标准化技术委员会的成立，将促进我国建材装备标准化工作的迅速发展，加快建材装备标准化的制修订工作，不断完善建材装备标准化体系，进一步提高我国建材装备质量水平。

【科学背景】随着对层状van der Waals（vdW）材料的研究日益深入，科学家们开始关注由扭曲堆积形成的莫尔纹超晶格。这种现象打破了晶体结构的对称性，引发了科研领域对新颖物理现象的兴趣。在这种超晶格中，层状晶体片之间存在轻微的相对旋转，即扭曲角，其引起的变化可能导致材料性质发生独特的变化。例如，魔角双层和多层石墨烯中观察到了超导性，而在两个略微扭曲的六角硼氮化物（hBN）薄晶片之间的界面上出现了铁电样区域。尽管这些扭曲堆积现象引起了广泛关注，但对于这些材料的力学性质了解还不充分。特别是在vdW陶瓷材料中，尚未有针对扭曲结构对变形性和强度的影响进行深入研究。针对这一问题，燕山大学赵智胜及田永君、陕西理工大学张洋博士合作提出了一种合成方法，通过常规的火花等离子烧结（SPS）和热压烧结制备了具有扭曲层结构的BN陶瓷材料。在制备过程中，他们使用了类似洋葱的BN纳米颗粒作为起始材料，并采取了特定的制备条件来实现所需的扭曲结构。该研究解决了对于vdW陶瓷材料的扭曲结构对变形性和强度的影响的认识不足的问题。通过合成具有三维相互锁定的BN纳米片的扭曲层陶瓷材料，科学家们成功地展示了这种材料具有超高的室温变形性和强度。这一突破为工程陶瓷领域提供了新的可能性，因为通常情况下工程陶瓷的变形性较差，几乎没有塑性。通过将扭曲层结构引入vdW陶瓷材料，研究人员改变了材料的内部结构，从而实现了材料力学性能的显著提高。【科学解读】为了研究洋葱状BN（oBN）前体向六角硼氮化物（hBN）陶瓷的相变过程，并深入了解形成的结构特征，研究者通过图1详细表征了实验结果。在图1a中，研究者通过X射线衍射（XRD）图谱展示了不同SPS条件下制备的块状陶瓷的结构演变。图中的XRD图谱表明，随着烧结温度的升高，oBN前体的宽峰逐渐变窄，同时出现了与hBN类似的衍射线，指示了oBN向hBN样式的层状结构的相变过程。在图1b中，展示了在1,600℃烧结5分钟的陶瓷的显微结构，显示了纳米片的随机取向。通过选择区域电子衍射（SAED）测量，揭示了1,600℃样品与标准hBN晶体学衍射图案存在差异，暗示了一些亚稳态结构的存在。在图1c和图1d中，通过差分相位对比图像和高角度透射电子显微镜（HAADF-STEM）图像，研究者观察到了具有扭曲不同BN纳米片的层状结构。而在图1e中，透射电子显微镜（TEM）图像呈现了莫尔纹超晶格的存在，通过傅里叶变换图案表明了两组衍射斑点之间的旋转角度为27.8°。这些实验结果揭示了在1,600℃条件下烧结的陶瓷中存在着扭曲层结构，与标准hBN相比存在差异，暗示了亚稳态结构的存在。图1. 通过SPS制备的块状陶瓷的XRD图谱和显微结构。图2展示了通过SPS制备的TS-BN陶瓷在室温下具有超高的变形性和强度。在图中研究者进行了工程应力-应变曲线表征，发现TS-BN-I陶瓷在1,600°C烧结5分钟后表现出非凡的工程应变（14%）和强度（626MPa），远远超过了普通hBN陶瓷。通过单个循环压缩试验和多个循环试验，研究者证明了TS-BN-I陶瓷具有持久的塑性变形能力，并且能够在多次载荷-卸载循环中保持完整，这表明了其出色的力学稳定性。耗散能量与单轴压缩应力的对数-对数图显示，TS-BN陶瓷具有非常高的能量耗散能力，在塑性变形阶段的能量耗散甚至超过了商业hBN陶瓷等其他工程陶瓷。这些结果突出了TS-BN陶瓷在室温下具有出色的弹塑性能，表明其在冲击吸收器等应用中的潜在应用前景。TS-BN陶瓷的制备和性能评价为工程陶瓷领域带来了新的突破，为设计和制造具有优异力学性能的陶瓷材料提供了重要参考。图2. 通过SPS制备的TS-BN陶瓷的超高室温变形性和强度。图3展示了TS-BN陶瓷超高变形性和强度的起源。a部分通过计算得出了假想的θ-tBN晶体的滑移能和解理能。结果表明，与hBN相比，引入了扭曲堆叠结构后，滑移能明显降低，而解理能保持不变。这表明了扭曲堆叠对材料变形性能的重要影响。b部分展示了假想θ-tBN晶体的固有变形性因子（Ξ），与hBN相比，θ-tBN晶体的Ξ值提高了两个数量级，甚至超过了已知具有超高室温变形性的其他材料，如Ag2S和InSe。这表明扭曲堆叠结构对材料的变形性能有显著的提升作用。c和d部分展示了在三轴压缩试验中得到的(001)和(100)晶格面的平均差异应力（即强度）。结果显示，TS-BN的强度明显高于hBN。这说明了扭曲堆叠结构在提高陶瓷材料强度方面的重要作用。图3. TS-BN陶瓷超高变形性和强度的起源。图4展示了TS-BN陶瓷的变形模式。a) 断裂表面显示了大量纳米片，这些片被弯曲形成了明显的弯曲结构（白色箭头）。这些弯曲的纳米片表明了在陶瓷断裂过程中发生的弯曲变形。b) DF-STEM图像展示了陶瓷中纳米片的弯曲（白色箭头）和剥离（橙色箭头）。通过剥离面，纳米片被“剥离”成多个片，这显示了纳米片之间的局部剥离现象。c) HAADF-STEM图像表征了弯曲边界的局部缺陷（红色圆圈），表明了陶瓷中存在的一些微观缺陷。d) TEM图像展示了基面原子层之间的ripplocation（箭头）和位错（⊥），这些位错和ripplocation是陶瓷中的变形机制之一。这些观察结果揭示了TS-BN陶瓷的变形机制，包括纳米片的弯曲、剥离以及基面原子层之间的位错和ripplocation。这些变形机制有助于陶瓷在受力过程中保持整体结构的完整性，从而提高了其机械性能和韧性（见图4）。图4. TS-BN陶瓷的变形模式。 【科学结论】本文展示了通过调控层状结构中的扭曲堆叠可以显著改变二维材料的物理和力学性质。研究者通过对氮化硼陶瓷的制备和调控，成功地实现了超高的变形能力和强度，这为工程陶瓷领域提供了全新的思路和方法。通过引入扭曲堆叠，陶瓷的变形因子得到显著提高，从而使其具有超出传统材料的变形能力和强度。这为设计和制备具有优异力学性能的新型陶瓷材料提供了新的思路和策略。此外，本文还揭示了纳米结构调控对材料性能的重要性，强调了在材料设计和工程中利用纳米尺度结构调控的潜力。原文详情：Wu, Y., Zhang, Y., Wang, X. et al. Twisted-layer boron nitride ceramic with high deformability and strength. Nature 626, 779–784 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07036-5