专栏名称: 科普中国
公众科普,科学传播
目录
51好读  ›  专栏  ›  科普中国

不怕热、不怕磨,甚至还能自我修复!科学家研制出新型陶瓷

科普中国  · 公众号  · 科学  · 2025-06-12 18:30

正文

请到「今天看啥」查看全文


的方法,简单来说就是把各种金属或非金属的细小粉末混合在一起,然后在高温高压下“烧结”成型。 科学家把钛 (Ti) 、钼 (Mo) 、硅 (Si) 、硼 (B) 四种元素的超细粉末按照特定比例倒入模具,在高温高压下烧制出在原子尺度上精密堆叠的陶瓷,简单来说,就像是制作千层酥一样。这种陶瓷内部结构的排列方式使其不仅强度高、硬度大,还能在室温到 1000℃ 的高温环境中稳定工作,不轻易变形或断裂。

Ti 4 MoSiB 2 陶瓷的晶体结构 图片来源:兰州化物所

更神奇的是,这种陶瓷材料还能根据温度变化自动“调整策略”来对抗断裂: 低温时 ,原子层之间的结合相对较弱,这让裂纹在材料内部拐来拐去“走迷宫”,因而不易迅速扩展;但在 高温下 ,由于材料内部的晶粒是随机分布,而且在加热时,晶粒每个方向的膨胀程度不一样。随着温度升高,为了适应这种变化,晶粒之间会在边界处产生应力,使边界变得更容易开裂。这会让材料在高温下从晶粒之间断裂,而非从晶粒内部断裂,这种方式能提高材料在高温环境下抵抗破坏的能力。

低温 400℃ 下穿晶断裂(a)和高温 800℃ 下沿晶断裂(b)特征 图片来源:兰州化物理所






请到「今天看啥」查看全文