據(jù)外媒報道，酒杯、導彈頭、發(fā)動機葉片上的熱障涂層、汽車零部件、電子和光學元件等物體通常都是用陶瓷制成的。雖然陶瓷的機械強度很高，但是，如果不是暴露在高溫下，在載荷作用下稍微用力拉扯，其就會突然斷裂。

（圖片來源：普渡大學）

不過，美國普渡大學（Purdue University）的研究人員研發(fā)出一種新工藝，能夠讓陶瓷克服易碎的特性，使其更具韌性，經(jīng)久耐用。普渡大學將該工藝稱為“閃燒”（flash sintering），即在傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝中增加了一個電場，以大批量制成由陶瓷制成的部件。

普渡大學工程學院的Haiyan Wang教授表示：“我們已經(jīng)能夠證明，即使在室溫下，利用電場燒結(jié)而成的陶瓷在高應變壓縮下，會發(fā)生塑性變形（有彈性），令人非常驚訝?！?/p>

該研究表明，在陶瓷形成過程中施加電場，可以讓材料在室溫下幾乎與金屬一樣，非常容易變形。普渡大學研究小組特別將其技術(shù)應用于一種廣泛使用的白色顏料 – 二氧化鈦中。

研究小組的博士后兼研究員Jin Li表示：“此前，納米孿晶被引入各種金屬材料，以提高其強度和延展性。但是，之前卻幾乎沒有研究表明，納米孿晶和堆疊層錯能夠大大提升陶瓷的塑性?！?/p>

二氧化鈦在室溫下的延展性得以顯著提高是因在閃燒過程中，堆疊層錯、孿晶和位錯等高密度缺陷的出現(xiàn)而造成。此類缺陷的存在消除了陶瓷缺陷成核的需求，而缺陷成核通常需要較大的成核應力，大于陶瓷的斷裂應力。

本論文的第一作者Li表示：“我們的研究結(jié)果非常重要，為以新方式使用多種不同的陶瓷打開了一扇大門，此類新方式可以讓陶瓷具備更大的靈活性和耐久性，能夠承受重負荷和高溫，而不會易碎?！?/p>

陶瓷的塑性得以提高表示在相對較低的溫度下時，其機械耐久性會更高。在產(chǎn)生裂紋之前，研究人員的研究樣本陶瓷能夠與某些金屬一樣，承受一樣大的壓應力。

材料工程系教授兼該研究小組的共同負責人Xinghang Zhang表示：“此類具備延展性的陶瓷可用于很多重要應用，例如國防工事、汽車制造、核反應堆和可持續(xù)能源設備等?！?/p>

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