陶瓷具有硬度大、强度高和模量高级优异特性，被大范围的运用在动力、医疗、航天航空等范畴，但是其本征脆性却约束了其执役环境和惯例运用的寿数。受天然珍珠母“砖-泥”多级结构规划战略启示，人工结构陶瓷开裂耐性得到了极大的进步。现在，已开展出多种制备仿珍珠母结构的陶瓷块材技能，例如逐层叠加、磁场辅佐拼装、冷冻铸造、共挤出以及预制结构诱导矿化成长法等。但是，仿珍珠母结构陶瓷的耐性进步仅能到达质料陶瓷的10倍（大多数≤5），而天然珍珠母的耐性进步却高达40倍。关于许多仿珍珠母结构陶瓷来说，其耐性扩大功率缺乏的一个重要原因是在规划和制备多级结构时，基元片的强度相关于长径比来说太低，导致裂纹在材猜中扩展时基元片会直接开裂，极大的按捺了基元片的滑移耗能机制。因而，在不改动陶瓷品种的前提下逐渐进步这类仿珍珠母陶瓷块材的增韧效果，就需求细心考虑从基元的微纳标准结构特征动身，引进新的进步基元片强度的机制。

　　图1.仿珍珠母结构陶瓷实物图和结构示意图以及剩余应力与耐性剖析。a-c.实物图以及组成示意图；d.经过HRXRD数据定量核算得到的增加不同含量纳米颗粒资料内文石基元的紧缩状况；e.经过HRTEM剖析得到的四氧化三铁相应的晶格拉伸状况；f.压汞试验测得的片滑移抽出后留下的孔体积与片强度联系图；g.增韧扩大效果与陶瓷含量的Ashby图。

　　研究人员使用他们以往开展的结构诱导矿化成长的办法（Science2016, 354, 107），初次完成了将纳米四氧化三铁颗粒与碳酸氢钙前驱体溶液在几丁质模板上共矿化，使纳米颗粒原位成长入文石基元片中（图1a-c）。使用同步辐射衍射技能，剖析了文石片层中剩余应力的类型及其效果机制。依据成果得出四纳米颗粒承当拉应力，因为其标准小（纳米级）对缺点不灵敏，因而拉应力对其强度削弱影响不大；文石颗粒承当压应力（图1d,e），使得文石片产生损坏时需求额定的外部拉力来平衡压应力，因而基元片的总拉伸强度得以进步。结合试验与有限元剖析，证明了基元片强度的进步有利于基元片滑移与裂纹偏转，有用的进步了外部增韧机制的耗能效果（图1f）。此外，因为纳米颗粒诱发的剩余应力对裂纹有闭合效果，资料的本体耐性也得到了进步。因而，结合珍珠母层状结构的长处，经过纳米标准剩余应力的规划，明显的进步了仿珍珠母结构陶瓷的耐性扩大因子（图1g）。一起，资料的动态力学性能也有相应进步。

　　这一新的仿生增韧战略-剩余应力增强机制具有普适性，可有用进步层状基元片层强度，关于往后相似仿珍珠母层状结构的先进陶瓷资料的规划和制作具有指导意义。