评估有关陶瓷室温可塑性的最新发现

制造韧性陶瓷是一项艰巨的任务。陶瓷中的可塑性很少被观察到，通常需要特殊条件(例如极端温度)才可行。因此，一个典型的陶瓷咖啡杯在掉落在硬地板上时会碎成碎片，而不是凹痕。

在他的评论中，陶瓷可塑性专家ErkkaJ.Frankberg博士评估了J.Zhang等人报道的有关陶瓷室温可塑性的一些最新发现。在科学。在他的评论中，弗兰克伯格对这种延展性陶瓷的潜在好处提出了更广泛的看法，如果它们能够被制造并用于商业用途，可能会迎来一个新的石器时代。

为什么开发在室温下具有延展性的陶瓷很重要?这是由于原子本身和它们之间的结合。陶瓷在原子之间具有离子键和共价键，这与(例如)金属合金中的键显着不同。一个主要区别是离子和共价原子键是我们所知道的最强键之一。因此，理论上，陶瓷应该是现有最强的工程材料之一。

“关键是：虽然键很牢固，但它们也阻止了原子在材料中轻易移动，而这种移动是创造可塑性所必需的，或者换句话说，是材料感知形状的永久性变化。没有可塑性，不幸的是，陶瓷断裂远低于其理论强度，在实践中，其极限强度通常低于工程中常用的许多金属合金，”弗兰克伯格说。

作为韧性陶瓷潜力的证明，Zhang等人。表明如果将陶瓷材料氮化硅(Si3N4)设计为表现出可塑性，它可以在断裂前表现出高达约11GPa的极限强度。这比一些普通等级的高强度钢强约10倍。

超强韧性陶瓷能给我们带来什么?

“更高的强度意味着制造车辆和机器人等移动机器所需的材料更少。更少的材料意味着更低的惯性，这意味着所有移动机器的能耗更低，效率更高。陶瓷的更高耐磨性和耐腐蚀性将允许更长的正常运行时间应用程序，这可以带来经济效益，”弗兰克伯格指出。

人类不断需要更强大的工程材料，因为它会产生巨大的跨领域影响，从而提高社会的能源效率。

“由于更软的粘合，我们可以用金属制造出的材料强度有一个硬性限制。要达到更高的强度水平，陶瓷是一个很好的候选者，”弗兰克伯格说。

而张等人的结果。是延展陶瓷潜力的壮观展示，结果在纳米尺度上得到证明，例如该领域中最相似的结果。因此，要实现柔性陶瓷的梦想，还需要一条漫长而曲折的道路，这本质上需要在更大的材料中重复这些结果。

“但每次发现新的室温可塑性机制，例如张等人提出的，都让我们坚持柔性陶瓷的梦想，”弗兰克伯格总结道。