科学家首次实现共价键氮化硅陶瓷室温塑性变形

• 阅读： 2022/12/14 9:16:07

  自上世纪六十年代末开始，陶瓷发动机就因具有重量轻、工作温度高、热机转化效率高的特点，引起了世界各国的重视。各国纷纷加大投入，启动各类研究计划，掀起了全球的研究热潮。然而，经过数十年努力，陶瓷发动机的研究未能取得很大突破。

  究其原因，主要在于未能解决陶瓷的脆性问题，从而导致陶瓷材料的可靠性低。因此，陶瓷材料增韧和其塑性研究，一直是陶瓷材料研究的核心内容和重要前沿，也是难度最大、最具挑战性的课题之一。

  近日，清华大学材料学院研究团队通过在共价键氮化硅陶瓷材料中设计共格界面，创新性引入“共价键断裂-旋转-再键合”方式来实现类似金属中的位错运动，使得氮化硅陶瓷表现出前所未有的室温压缩塑性形变，形变量高达 20%，同时其压缩强度提高至原来的 2.3 倍（约 11 GPa）。

  该研究成果被《科学》期刊选为“研究亮点”（Research Highlights），编辑以“逐步终结断裂”（Phasing out fracture）为题予以重点介绍。

  此外，《科学》期刊同期还发表了针对该研究成果的前瞻性（Perspective）文章，文章指出，陶瓷如能实现塑性，将成为比目前性能最好的合金还要更轻、更强的材料，但陶瓷塑性非常罕见；该研究通过独特的结构设计和新的相变机制，在氮化硅（综合性能最优异的工程陶瓷之一）中实现了室温塑性，这为最终实现可变形陶瓷的梦想提供了可行途径。

  内容来源：清华大学

  论文链接：

  https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7490

  转自：“学术头条”微信公众号

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