北京高校在世界上首次实现了陶瓷的室温拉伸塑性,打破了“陶瓷不可能具有拉伸塑性”的传统认知

摘要：

由北京高校组成的科研团队首创性地提出了一种“借位错”思想，使陶瓷像金属一样具有拉伸塑性，在世界上首次实现了陶瓷的室温拉伸塑性。该成果近日在国际期刊《科学》上发表。

26日，北京科技大学新金属材料国家重点实验室联合北京工业大学材料科学与工程学院等，联合发布了这一重大科研突破。课题组介绍，陶瓷材料因具有耐高温、耐腐蚀、硬度高、密度低等优异性能，成为许多高新技术领域发展的关键材料。然而陶瓷很难像金属一样产生塑性变形，严重制约了材料的进一步发展应用。北科大新金属材料国家重点实验室研究员陈克新解释，由于极强的离子键或共价键特性，陶瓷材料内部的位错形核能极高。这意味着，陶瓷材料内产生位错并发生塑性变形之前，往往就已经断裂了。

对此，科研团队首创性地提出了一种“借位错”思想：如果将金属中的位错“借”给陶瓷，陶瓷就有可能像金属一样具有塑性。于是，他们在金属和陶瓷之间设计了一种有序结合的界面，通过化学键结合的方式，有效地提高了界面的结合强度，从而确保界面不开裂。该有序界面还保证了金属和陶瓷晶面的连续性，使金属位错可以轻松地“借”到陶瓷内部。正因为这种有序界面，让金属位错源源不断地向陶瓷内传递，使陶瓷具有了像金属一样的拉伸塑性。反复测试显示，通过该策略，陶瓷的拉伸形变量可达39.9%，强度约为2300Mpa（兆帕斯卡），打破了“陶瓷不可能具有拉伸塑性”的传统认知。该成果标志着我国在陶瓷材料领域取得了重要科研进展，为陶瓷材料的未来应用带来了更多可能性。目前，该科研项目已获国家自然科学基金重点项目支持。

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