陶瓷材料堅硬且易碎，與形狀記憶合金的易變形和可重塑性相比是兩個極端。一個由美、德研究人員為主的國際科研小組發(fā)現(xiàn)了一種開發(fā)形狀記憶陶瓷材料的新方法，這意味著包括醫(yī)療、電子等行業(yè)有望由此受益。

11月17日，來自明尼蘇達大學雙城分校和德國基爾大學的一個國際研究小組將一份關于形狀記憶陶瓷材料的研究成果發(fā)表在Nature期刊。他們研究了氧化鋯基配方，可逆相變發(fā)生的數(shù)學條件可以得到廣泛應用，并為反常形狀記憶陶瓷的發(fā)展提供了一條道路。論文地址：DOI:10.1038/s41586-021-03975-5

冷卻中，氧化鋯基形狀記憶陶瓷經(jīng)歷從四方晶體結構到單斜晶體結構的相變

先進陶瓷可以是半導體的、超導的、鐵電的或絕緣的，可用于制造各種產品，包括火花塞、光纖、醫(yī)療設備、航天飛機瓷磚、化學傳感器和滑雪板。形狀記憶材料是固相到固相的轉變，與結晶-熔融-重結晶的過程不同，結晶固-固轉變僅在固態(tài)下發(fā)生。其原理在于通過改變溫度（或壓力），一種結晶固體可以轉變?yōu)榱硪环N結晶固體，而無需進入液相。

具體而言，當冷卻運動學相容的陶瓷(Zr/Hf)O₂(YNb)O₄通過四方到單斜的相變，多晶在其晶界處緩慢而穩(wěn)定地分崩離析（我們稱之為滲出過程），甚至爆炸性崩解。相反，如果我們調整晶格參數(shù)以滿足更強的“等距”條件（另外考慮到樣品形狀），所得材料將表現(xiàn)出具有低滯后的可逆行為。這些結果表明，通過以意想不到的方式操縱相容性條件，在化學均質的陶瓷系統(tǒng)中可以實現(xiàn)多種行為——從一個極端的可逆性到另一個極端的爆炸性。

“我們對我們的結果感到非常驚訝。形狀記憶陶瓷將成為一種全新的功能材料，非常需要能夠在高溫或腐蝕性環(huán)境中工作的形狀記憶執(zhí)行器。但最讓我們興奮的是新型鐵電陶瓷的前景。在這些材料中，相變可用于從低溫發(fā)電差異。” 論文合著者之一Richard James教授說。

編譯 YUXI

版權聲明：  

本文為粉體圈原創(chuàng)作品，未經(jīng)許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。