变态类陶瓷在室温下自愈裂缝

陶瓷材料很坚固，可以很好地耐热，但众所周知，它们很脆弱。现在，德克萨斯 A&M 的研究人员在室温下工作的某种陶瓷中发现了一种以前未知的自愈机制。

当置于机械应力下时，陶瓷容易开裂，随着材料破碎，这会很快导致完全失效。已经制造了一些陶瓷来自我修复这些裂缝，但它通常需要在非常高的温度下发生化学反应。

在这项新研究中，研究人员发现一种特殊类型的陶瓷，即碳化铬铝，可以在室温下减缓裂纹扩展甚至愈合裂纹。这将使它们在实际应用中更加有用。

这些陶瓷被称为 MAX 相，它们由交替的材料层组成。这种结构赋予了它们愈合能力，其背后的机制也在地质学中发挥作用。当裂纹开始时，不同层之间会形成称为扭结带的缺陷。当施加压力时，扭结带中的晶体会旋转，从而阻止裂缝进一步扩展。更好的是，这些旋转的晶体还能积极地修复裂缝，因此一旦材料上的力解除，它们几乎就无法检测到。

“真正令人兴奋的是，这种扭结或自我修复机制可以一遍又一遍地关闭新形成的裂缝，从而延迟材料的失效，”该研究的第一作者 Hemant Rathod 说。

研究人员表示，这种自修复陶瓷对于修复在高应力情况下形成的裂缝特别有用，例如喷气发动机、高超音速飞行器和核反应堆。并且这种效果可能不仅限于 MAX 相，还可以应用于具有类似层状结构的其他材料。

该研究发表在《科学进展》杂志上。

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