然而，市售陶瓷的质量与下一代应用所需的属性之间仍然存在不匹配。陶瓷由于其离子键和共价键可能开裂，导致高缺陷敏感性和低耐久性。因此，陶瓷行业需要更多的抗损伤材料，因此开发先进的陶瓷材料至关重要。
对于先进的陶瓷基复合材料，通常需要增韧来提高效率和耐久性。增韧技术可分为两类：内部增韧和外部增韧。内部过程对断裂起始韧性的影响为显著，因为它们在裂纹尖端之前起作用。相反，外部机制对裂纹扩展阻力影响很大，因为它们在裂纹尖端后部起作用。
传统陶瓷增韧技术
颗粒分散增韧、相变增韧、晶须增韧和协同增韧是工业中使用的一些传统陶瓷增韧技术。颗粒分散增韧是通过第二相纳米颗粒（包括金属基体相和陶瓷相颗粒）的适当分布来抑制裂纹的萌生和扩展。
相变增韧通过微调陶瓷结构以在环境温度下产生应力诱导转变来提高陶瓷材料的硬度。晶须/纤维增韧通过将高模量晶须加入陶瓷相来增加基体的韧性。
通过使用几种增强材料，协同增韧也可以提高基体韧性，因为多种增韧技术的结合比单一方法产生更好的效果。
新型陶瓷增韧技术
虽然颗粒分布、相变和片状硬化等传统技术可用于陶瓷增韧，但这些方法通常会对复合材料的耐久性和强度产生不利影响。因此新型陶瓷增韧技术应运而生。
纳米纤维增强、碳纳米管增韧、原位自增韧和层状结构增韧是新型增韧工艺的典型案例。纳米纤维增强通过在纳米尺度上引入第二相，极大地提高了陶瓷复合材料的韧性。
碳纳米管增韧是一种利用碳纳米管作为增强材料来提高陶瓷基体韧性的技术。碳纳米管具有较大的长径比和显著的热物理特性，从而显著提高了韧性。原位自增韧方法试图使用自增韧元素（如扩展晶粒、分形晶粒和纤维）来增加陶瓷相的硬度。
层状结构增韧通过在顶层产生压缩力和利用陶瓷颗粒相邻层之间的膨胀系数差改变层间分散来增加陶瓷相的强度。
随着纳米材料和相关领域的发展，强韧陶瓷的研究已经从传统的增韧发展到新概念的增韧。石墨烯由于其微小的尺寸、固有的二维薄片组成、高丰度和环境友好性，已成为有潜力的陶瓷强化材料。
近发表在《今日材料物理学》杂志上的一项研究侧重于开发仿生、极硬的四元纳米复合材料，来提高陶瓷基复合材料的韧性。在这项研究中，研究人员使用石墨烯，采用自下而上的结构策略，在陶瓷相内部设计和开发跨越多个尺寸的复杂设计。通过组合成分和层压结构方法建立了多阶段增韧方法，以实现先进陶瓷复合材料的高性能。
结论与展望
在不同的时间和空间尺度上，所有建议的宏观-微观-纳米多级增韧过程成功地分散了能量，转移了施加的载荷，减轻了局部高压，在不损失纳米复合材料刚度的情况下提高了断裂韧性。
为了生产一种改进的陶瓷纳米复合材料，这些发现集中于仔细设计和选择材料的重要性，以发现导致机械效率提高的重要过程。高性能石墨烯增韧陶瓷基复合材料研究通过成功开发从纳米尺度到宏观尺度的增韧方法，为开发用于光电子、信息技术、工业生产、航运、医疗保健、国防和太空旅行的硬质陶瓷材料提供了合适的方法。(作者钱鑫博士）