陶瓷也能变柔软?《科学》揭秘陶瓷全新“身手”
在科技的探索之旅中,一项前所未有的突破正在悄然改变人们对材料世界的认知——陶瓷,这个长久以来被认为只能承受压缩而无法发生拉伸变形的材料,如今展现出了一种全新的韧性。7月26日凌晨,《科学》杂志发表了题为“Borrowed dislocations for ductility in ceramics(借位错机制实现陶瓷拉伸塑性变形)”的研究成果,这是全球首次成功实现陶瓷在室温下的大变形拉伸塑性。
这项成就由来自北京科技大学新金属材料国家重点实验室的陈克新研究员团队,携手北京工业大学的王金淑教授团队和香港大学的黄明欣教授团队共同完成。他们不仅挑战了传统材料学的认知极限,还揭示了陶瓷材料潜在的巨大应用可能性。
先进陶瓷材料因其优异的性能——耐高温、耐腐蚀、硬度高以及密度低,已成为推动现代高新技术发展的关键力量。然而,陶瓷材料的脆性问题一直困扰着其应用的广泛性。此次研究的突破,无疑是对这一难题的一次革命性解答。通过创新性地提出“借位错”的策略,即借鉴金属中的位错机制,陈克新研究团队成功地让陶瓷材料在保持高强度的同时,也具备了可拉伸的塑性能力。
陶瓷材料的拉伸形变量达到了惊人的39.9%,而其强度则稳定在2.3 GPa,这一数据不仅颠覆了人们对于陶瓷固有脆性的固有观念,也为陶瓷材料在航空航天、能源、电子等多个领域的应用开辟了全新的道路。这种前所未有的柔韧性,意味着陶瓷可以被用于制造更轻、更强、更耐用的产品,从而极大地提升产品的性能和使用寿命。
北京科技大学作为这篇论文的首通讯作者单位,陈克新研究员以其卓越的领导力和前瞻性研究,成为此次突破的关键人物。王金淑教授和黄明欣教授作为共同通讯作者,他们的贡献同样不可或缺。论文的共同第一作者董丽然、张杰和李亦庄,以及提供了理论计算支持的高艺璇副研究员,都为这一里程碑式的成果贡献了智慧和汗水。此外,北京工业大学、宁波甬江实验室和香港大学的共同努力,使得这一科研项目得以顺利推进并最终取得成功。
这次科研成果的发布,不仅标志着材料科学领域的一个重大飞跃,更是对传统材料理论的一次大胆挑战和创新实践。它不仅展示了人类在科技探索中的不懈追求,同时也激发了未来材料科学研究的无限可能。这一发现将为未来的工程设计提供全新的思路,有望引领材料科学进入一个崭新的时代。