陶瓷受壓時很容易破碎。但現(xiàn)在，美國和新加坡科學(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，它們會回復(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：“人們一直認(rèn)為金屬和某些聚合物才具有這種屬性，從來沒有想過陶瓷也會有?！?

從原理上來講，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。

研究人員通過兩個關(guān)鍵的方式做到了這一點。首先，他們制造出了肉眼看不見的小陶瓷，接著，再使單個晶?？缭秸麄€結(jié)構(gòu)，并剔除了晶粒的邊界，因為碎裂更有可能發(fā)生在這些邊界上。最終，他們制造出了微小的陶瓷樣本，整個樣本的7%可以彎曲變形。研究生阿蘭·萊說：“包括普通的陶瓷在內(nèi)的大多數(shù)物品只有1%能彎曲，而我們在最新研究中得到的這些直徑僅為1微米的長纖維，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。金屬的強度更低，但非常容易變形；而陶瓷的強度更大，但幾乎無法彎曲，新研發(fā)的陶瓷則兼具“類似于陶瓷的強度以及金屬的柔軟性?！?

舒說，新陶瓷有望用來制造微米和納米設(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器，觸發(fā)微小的植入物釋放出藥物等。

萊說，最新研究中使用的陶瓷材料由氧化鋯制成，不過，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，但擁有柔性會增強其抗破壞能力。