創新材料：中國人發現了一種堅硬但柔韌的陶瓷，非常適合製作電機和假肢

中國研究人員創造了世界上第一種可以像金屬一樣彎曲的陶瓷物質。如果客觀上可行，這種發展可以改善人工關節和內燃機的性能。

領導這項研究的材料科學家陳可新說，這種新材料首次像陶瓷一樣堅硬，但又像金屬一樣柔韌，創造了前所未有的使用機會：“這種陶瓷可以為許多行業帶來技術革命，”國家自然科學基金委員會工程與材料科學系教授陳說，該研究發表在《科學》雜誌上。

10 月 27 日，陳和他在清華大學的合作者在《科學》雜誌上發表了他們的發現。在同一期《科學》雜誌上發表的一篇文章中，芬蘭坦佩雷大學的 Erkka Frankberg 說，這一發現“可能導致比當今最好的金屬合金更輕、更堅固的材料。”

“自從我 30 年前開始我的職業生涯以來，全世界都在進行陶瓷塑性研究。可以說，今天我們終於在這個問題上取得了突破。”陳說。

科學家們對這種金屬使用了先進的納米技術，使用氮化矽製造了具有兩種不同晶體結構的納米柱。當對晶體結構施加外力時，它可以將自身轉變為另一種形式，從而設法改變其形態。這會導致材料在恢復其原始形狀之前彎曲。

這種物質對製造飛機發動機特別有益。陶瓷材料堅固、輕便且耐熱。與典型的合金發動機相比，柔性陶瓷發動機可以在明顯更高的溫度下運行，並且燃油效率更高。

陶瓷熱機可以比合金發動機移動得更快，因為它更輕。發動機的重量減輕了對其他部件的壓力。由於陶瓷材料優於合金的耐熱性，陶瓷發動機可能具有較小的冷卻劑儲液器。陶瓷發動機的更高燃燒溫度可以產生更大的推力和更少的污染。

氮化矽陶瓷可以在關節置換中替代金屬，因為它們具有生物相容性、重量輕且耐細菌。大多數金屬關節置換術需要每十年更換一次，既昂貴又痛苦。

“用陶瓷製成的人工關節在植入後可以持續一生，”陳解釋道。

Chen 還表示，這種材料可用於製造軸承，這是連接發電機和風扇葉片的風力渦輪機的重要組成部分。每個軸承在使用過程中必須承受數噸的壓力，其壽命影響著系統的整體壽命。

“我們的柔性氮化矽陶瓷可用於生產使用壽命更長的軸承，從而降低風能的平均成本，”陳解釋說。

“根據我們的實驗，大規模生產這種柔性陶瓷材料是可能的。在高端設備領域有明顯的價格優勢，”他補充道。這種類型的陶瓷是真正的革命性產品，有望在未來幾年改變技術

感謝我們的 Telegram 頻道，您可以隨時了解 Economic Scenarios 新文章的發布情況。