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據報道， 近日，普渡大學宣布利用高溫改變陶瓷承受重負荷時的易碎性能，使其具有類似金屬的塑性，可用于改進飛機發動機葉片涂層等。研究首次驗證了將電場用于典型的熱障陶瓷—氧化釔穩定的氧化鋯（YSZ），使得該材料像室溫下的金屬一樣具有塑性或易于形變。

金屬具有抗斷裂和易于形變的特性是由于存在“缺陷（defects）”或位錯（dislocations）——即在變形過程額外的原子層發生轉移，從而使材料在負載下發生形變而不會斷裂。然而，陶瓷通常不會形成位錯，除非在非常高的溫度下，將它們進行快速燒結會發生位錯，并在所得材料中產生較小的晶粒尺寸。更小的晶粒（如納米晶粒）會隨著陶瓷材料的形變而發生滑動，從而有助于形變過程。

釔穩定氧化鋯YSZ是一種非常典型的熱障涂層材料，可用于保護重要金屬部件免受高溫的影響，但當發動機由于殘余應力而發熱和冷卻時，它往往會產生很多的裂縫。經過研究，施加電場能夠顯著加快YSZ和其他陶瓷的燒結過程，并且無需傳統燒結的超高爐溫。經過快速燒結（Flash-sintering）的陶瓷具有非常小的孔隙率，因此它們更加致密，且更易于發生形變。

研究表明，對于比人類頭發還要薄YSZ樣品，通過快速燒結實現位錯和小晶粒尺寸，在室溫到600℃之間塑性逐漸提高，在400℃時裂紋開始實現緩慢擴散，而傳統燒結的YSZ需要800℃或者更高的情況下才能發生塑性變形。材料塑性的提高意味著在相對較低的溫度下工作時更加穩定。在裂紋開始出現之前，樣品可承受與某些金屬一樣的壓應力。研究人員表示，金屬的壓縮應變一般在10%—20%之間，但是陶瓷在壓縮應變不到2%—3%時，往往就會破裂成碎片。經過研究證明，快速燒結后的陶瓷在壓縮應變7%—10％時不會發生嚴重斷裂。

雖然樣品也會產生裂紋，但裂紋的形成速度非常緩慢，并且不會像傳統陶瓷那樣的發生徹底斷裂。下一步，研究團隊將采用這一原理來設計更具彈性的陶瓷材料。