科学家首次制造出可弯曲的微陶瓷

据报道，陶瓷受压时很容易破碎。但现在，美国和新加坡的科学家们制造出了一种非常微小的陶瓷，其不仅弯曲后不会破碎，且具有形状记忆，可广泛地应用于生物医学和燃料电池领域。该研究成果发表在最近出版的 《科学》杂志上。

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。20世纪50年代，科学家们首次知道这种拥有形状记忆的材料。舒说：“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。”

从原理上来讲，陶瓷的分子结构可以使其具有形状记忆，但陶瓷脆弱易碎是个障碍。最新研究表明，让陶瓷能弯曲并拥有形状记忆的关键在于让其变得很小。

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，整个样本的7%可以弯曲变形。研究生阿兰·莱说：“包括普通的陶瓷在内的大多数物品只有1%能弯曲，而我们在最新研究中得到的这些直径仅为1 μm的长纤维，其7%～8%能被弯曲而不破碎。”

最新材料兼具金属和陶瓷的优点。金属的强度更低，但非常容易变形；而陶瓷的强度更大，但几乎无法弯曲，新研发的陶瓷则兼具 “类似于陶瓷的强度以及金属的柔软性。”

舒说，新陶瓷有望用来制造微米和纳米设备；也可以用作生物医学领域广泛使用的微观激励器，触发微小的植入物释放出药物等。

莱说，最新研究中使用的陶瓷材料由氧化锆制成，不过，同样的技术应该也适用于其他陶瓷材料。氧化锆是 “我们研究得最多的陶瓷材料”，而且，也广泛地应用于工程领域。氧化锆也被用于燃料电池领域，尽管燃料电池并不需要柔韧性，但拥有柔性会增强其抗破坏能力。

（摘自科学中国-中国网）