據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)9月27日(北京時(shí)間)報(bào)道，陶瓷受壓時(shí)很容易破碎。但現(xiàn)在，美國(guó)和新加坡科學(xué)家們制造出了一種非常微小的陶瓷，其不僅彎曲后不會(huì)破碎，且具有形狀記憶，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和燃料電池領(lǐng)域。研究發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》雜志上。
該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)和工程學(xué)教授克里斯托弗·舒解釋道，擁有形狀記憶意味著，當(dāng)這種材料被彎曲接著被加熱時(shí)，它們會(huì)回復(fù)到原初的形狀。上世紀(jì)50年代，科學(xué)家們首次知道這種擁有形狀記憶的材料。舒說(shuō)：“人們一直認(rèn)為金屬和某些聚合物才具有這種屬性，從來(lái)沒(méi)有想過(guò)陶瓷也會(huì)有。”
從原理上來(lái)講，陶瓷的分子結(jié)構(gòu)可以使其具有形狀記憶，但陶瓷脆弱易碎是個(gè)障礙。最新研究表明，讓陶瓷能彎曲并擁有形狀記憶的關(guān)鍵在于讓其變得很小。
研究人員通過(guò)兩個(gè)關(guān)鍵的方式做到了這一點(diǎn)。首先，他們制造出了肉眼看不見(jiàn)的小陶瓷，接著，再使單個(gè)晶�？缭秸麄�(gè)結(jié)構(gòu)，并剔除了晶粒的邊界，因?yàn)樗榱迅锌赡馨l(fā)生在這些邊界上。最終，他們制造出了微小的陶瓷樣本，整個(gè)樣本的7%可以彎曲變形。研究生阿蘭·萊說(shuō)：“包括普通的陶瓷在內(nèi)的大多數(shù)物品只有1%能彎曲，而我們?cè)谧钚卵芯恐械玫降倪@些直徑僅為1微米的長(zhǎng)纖維，其7%到8%能被彎曲而不破碎。”
最新材料兼具金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)。金屬的強(qiáng)度更低，但非常容易變形；而陶瓷的強(qiáng)度更大，但幾乎無(wú)法彎曲，新研發(fā)的陶瓷則兼具“類似于陶瓷的強(qiáng)度以及金屬的柔軟性。”
舒說(shuō)，新陶瓷有望用來(lái)制造微米和納米設(shè)備；也可以用作生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛使用的微觀激勵(lì)器，觸發(fā)微小的植入物釋放出藥物等。
萊說(shuō)，最新研究中使用的陶瓷材料由氧化鋯制成，不過(guò)，同樣的技術(shù)應(yīng)該也適用于其他陶瓷材料。氧化鋯是“我們研究得最多的陶瓷材料”，而且，也廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域。氧化鋯也被用于燃料電池領(lǐng)域，盡管燃料電池并不需要柔韌性，但擁有柔性會(huì)增強(qiáng)其抗破壞能力。
