图1. （a）Mn5Si3@SiO2纳米线SEM及TEM表征；（b）可调控力学行为示意图

得益于SiO2壳和Mn5Si3核具有匹配的杨氏模量与厚度关系，同时以过渡界面紧密结合，二者在纳米线弯曲和单轴拉伸过程中产生力学上的协同效应，表现出非线性的弹性行为（图2a），并可承载较大的弯曲应变（~13.75%，而后脆断）。考虑到非晶态纳米SiO2中Si-O键在获得能量后可断裂并键合重组，进而产生局部塑性，实验采用应变条件下电子束辐照的方式提供能量输入并诱导Si-O 键Bonding switching行为的发生，通过改变加速电压与束流密度，不仅实现纳米线从一般弹性（Elasticity，图2b）到粘弹性（Viscoelasticity， 图2c）的转变，在大束流密度和大应变条件下可实现整根纳米线的塑性行为（图2b和图2e）。原位高分辨透射电镜表征显示，脆性的Mn5Si3核在此过程中并未发生断裂或产生可观测到的Nanocracks，而是在SiO2包层的紧密束缚下发生了复杂的位错运动从而消化了内应力（图2f）。这些结果说明，致密包覆的纳米氧化硅不仅使某些弹性、脆性材料具备可调控的力学行为，同时可显著改变材料在应变条件下的晶格动力学，该机制经实验评估可推广到其它特定的材料体系当中。

图2. （a）三点弯曲法力曲线测试；（b）弱电子束与强电子束辐照下两种弯曲行为：弹性和塑性；（c）中等束流密度下的粘弹性行为；（d）粘弹性额微观机制 ；（e-f）应变条件下辐照诱导塑性形变及构建的纳米线几何形状；（f）塑性发生过程中Mn5Si3晶格的演变图像。

该工作表明，Mn5Si3@SiO2结构不仅具有优异的理化稳定性及电学特性，同时展现出可调控的力学行为，大大拓展了硅基纳米线材料的应用前景。相关研究以“Tunable Mechanics and Micro-mechanism in Close-knit Silicide-in-SiO2 Core-Sell Nanowires”为题发表在ACS旗下期刊Nano Letters上。孙勇副教授为论文的第一作者，硕士研究生林梓恒为第二作者，王成新教授为通讯作者。中山大学材料科学与工程学院为论文唯一完成单位。该研究工作受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金，光电材料与技术国家重点实验室的大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03498

文章来源：中山大学

声明：■ 本文资料和图片来自于政府/园区管委会官网、官方公众号、新材料相关媒体及其他公开资料，如信息有误或有遗漏，欢迎联系我们修改；本网尊重知识产权，因整理资料所需，本文中引用部分公开第三方的数据、图片等内容，其所属的知识产权归属原作者，且凡引用的内容均在文中标注了原文出处、原作者。若版权所有者认为本文涉嫌侵权或其他问题，请联系我方（联系方式：0574-27823010）及时处理；本网力求数据严谨准确，但因受时间及人力限制，文中内容难免有所纰漏。如有重大失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。