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標題: 發現某種類型陶瓷材料﹐可在室溫下自癒裂縫 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2021-9-13 03:41 AM 標題: 發現某種類型陶瓷材料﹐可在室溫下自癒裂縫

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　　陶瓷材料硬度高﹐耐高溫又耐腐蝕﹐無論在日常生活還是工業過程都可見到陶瓷材料的活躍﹐但眾所周知當承受機械應力時﹐它們就會變得很脆弱。但陶瓷還有一種很神奇的特性﹐德克薩斯農工大學團隊最新一篇研究指出﹐一種MAX相陶瓷會在室溫下出現以前未知的自癒機制。
　　由於陶瓷非常耐熱﹐現實生活中陶瓷材料應用相當廣泛﹐舉凡材料工程﹑電子工程﹑化學工程﹑機械工程等皆可見﹐許多金屬和聚合物勝任不了的地方都可考慮改用陶瓷﹐常見的陶瓷材料包括氧化鋁﹑氧化鋯﹑氮化矽﹑碳化矽陶瓷等。然而陶瓷也有很明顯的缺點﹐當置於機械應力下時便很容易開裂破碎﹐雖然之前已製造了一些可以自我修復裂縫的陶瓷種類﹐但通常需在高溫環境中才能發生相關化學反應。
　　不過在德克薩斯農工大學團隊的新研究中﹐研究人員發現碳化鉻鋁(chromium aluminum carbide)陶瓷可以在室溫下減緩裂紋擴展﹐甚至能癒合。這些陶瓷被稱為MAX相﹐由交替的材料層組成﹐這種結構賦予它們神奇癒合能力﹐其背後機制也能在地質學中找到﹕當裂紋出現時﹐不同層之間會形成急折帶(kink-band)﹐當施加壓力時﹐急折帶中的晶體會旋轉以阻止裂縫進一步延展。更有趣的是這些旋轉晶體還能積極修復裂縫﹐停止施加壓力後可能裂縫也已檢測不到。
　　研究人員便在電子顯微鏡中觀察到MAX相陶瓷材料內部形成類似急折帶的結構﹐不僅阻止裂紋擴展﹐最重要的是能在室溫環境下自癒裂痕。團隊雀躍表示﹐自修復陶瓷在噴射發動機﹑高超音速飛行器和核反應爐中將能發揮奇效﹐並且這種效果可能不限於MAX相﹐其他具有類似層狀結構的材料或許也能應用。

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