美国和新加坡的科学家制造出了一种非常微小的陶瓷,不仅弯曲后不会破碎,且具有形状记忆,可广泛应用于生物医学和燃料电池领域。其研究成果已发表在最近的《科学》杂志上。
早在上世纪50年代,科学家们就首次知道了这种拥有形状记忆的材料。该研究的领导者、麻省理工学院材料科学和工程学教授克里斯托弗·舒解释道,拥有形状记忆意味着:当这种材料被弯曲接着被加热时,它们会回复到原初的形状。
“人们一直认为金属和某些聚合物才具有这种属性,从来没有想过陶瓷也会有。”从原理上来说,陶瓷的分子结构是可以使其具有形状记忆的,但陶瓷脆弱易碎是个障碍。最新研究表明,要让陶瓷能够弯曲并拥有形状记忆,关键在于要让其变得很小。
研究人员通过两个关键的方式做到了这一点。首先,他们制造出了肉眼看不见的小陶瓷,接着,再使单个晶粒跨越整个结构,并剔除了晶粒的边界,因为碎裂更有可能发生在这些边界上。最终,他们制造出了微小的陶瓷样本。这种最新材料兼具金属和陶瓷的双重优点:金属的强度低但非常容易变形,陶瓷的强度大但几乎无法弯曲,新研发出来的陶瓷则兼具陶瓷的强度和金属的柔软性。
最新研究所使用的陶瓷材料主要由氧化锆制成,不过同样的技术应该也适用于其他陶瓷材料。这种新型陶瓷有望用来制造微米和纳米设备,也可用作生物医学领域广泛使用的微观激励器,且可广泛应用于工程领域。
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