中国科学家研制出世界上第一种可以像金属一样弯曲的陶瓷材料

中国团队使用氮化硅制造出耐用、轻质、耐高温和可延展的陶瓷，具有巨大的应用潜力。

专家们使用氮化硅制造了包含两种晶体结构(绿色和橙色)的纳米柱。

据《南华早报》11 月 25 日报道，中国科学家研制出世界上第一种可以像金属一样弯曲的陶瓷材料。中国国家自然科学基金委员会(NSFC)的材料科学家陈可新和清华大学的同事在《科学》杂志上发表了这项新研究。他们表示，将继续改进新材料。

延展性和强度曾被认为是陶瓷的对立特性：一个的增加通常意味着另一个的减少。但这种具有陶瓷硬度和金属延展性的新材料是第一个可以同时提高两者特性的例子。

该团队使用氮化硅制造了包含两种晶体结构的纳米柱。当受到外力时，一种晶体结构能够转变为另一种晶体结构，使材料弯曲，然后恢复到原来的形状。

这种新材料在制造航空发动机方面可能非常有用。陶瓷坚固、轻便且耐高温。由柔性陶瓷制成的发动机可以在比传统合金发动机高得多的温度下运行，并且更省燃料。陶瓷发动机也将比合金发动机轻得多，从而实现更快的加速。减轻发动机重量将减轻其他部件的压力。

这种新材料还可用于汽车发动机。由于陶瓷比合金更耐热，因此陶瓷发动机只需要较小的冷却液储液罐。更高的燃烧温度还可以提供更好的推力并减少污染物。

氮化硅陶瓷重量轻、具有生物相容性和抗菌性，使其成为关节置换应用的潜在选择。大多数人造关节由金属制成，每 10 年需要更换一次，这对患者来说既昂贵又痛苦。“由陶瓷制成的人工关节在植入后可以持续一生，”陈说。

陈说，这种新材料还可用于制造风力涡轮机轴承，这是连接发电机和螺旋桨的关键部件。每个轴承在运行过程中都要承受数吨的压力，其耐用性决定了整个系统的寿命。柔性氮化硅陶瓷可用于制造寿命更长的轴承，从而降低平均风能成本。

“根据我们的实验，可以大规模生产这种陶瓷材料。这种材料在高端家电领域具有明显的价格优势，”陈补充说。例如，用于喷气发动机的整体式涡轮叶片的生产需要昂贵的稀土材料，而最昂贵的氮化硅售价约为 200 美元/公斤。

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