中國粉體網訊 近日,中國科學家研制出世界上第一種可以像金屬一樣彎曲的陶瓷材料,這項技術可以提高發動機的性能,并制造出更好的人工關節。中國國家自然科學基金委員會(NSFC)的材料科學家陳可新和清華大學的同事在《科學》雜志上發表了這項新研究。
該團隊使用氮化硅制造了包含兩種晶體結構的納米柱。當受到外力時,一種晶體結構能夠轉變為另一種晶體結構,使材料彎曲,然后恢復到原來的形狀。
性能優良,炙手可熱
柔性陶瓷材料以其優異的耐高溫、耐腐蝕、耐磨等性能及功能復合效應在新能源、國防軍工、高新技術產業、生物醫學等領域發揮著巨大的作用。因此,作為新型材料的柔性陶瓷,具有傳統材料沒有的特性,在工業生產中用途廣、市場大、前景好。
這種新材料可用于以下幾個方面:
提高發動機性能。柔性陶瓷制成的發動機可在高溫下運行,并且相對較輕,可以實現更快的加速和節省燃料。在制造航空發動機方面可能非常有用,也可用于汽車發動機可以提供更好的推力并減少污染物。
關節置換應用。氮化硅陶瓷重量輕、具有生物相容性和抗菌性,使用陶瓷制成的人造關節在植入后可以持續一生。
風力渦輪機軸承。柔性氮化硅陶瓷可用于制造壽命更長的軸承,從而降低平均風能成本。陳可新教授表示,基于他們的實驗,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。
除此之外,在國內,多家新材料公司也開始涉足柔性陶瓷,其運用于多個領域:
燃料電池領域。制備柔性陶瓷用二氧化鋯(ZrO2),這種物質是目前研究的最多的陶瓷材料,在工程上有大量運用。
口腔修復。柔性陶瓷材料是一種無皮膚刺激、無致敏性、無黏膜刺激、在短期內無急性全身毒性、對所分析的器官無毒性損害的材料,滿足用于制作口腔修復材料的生物安全性要求,有望成為一種新型材料用于預防和治療牙磨損。
涂料領域。柔性陶瓷納米復合涂層能夠有效防止石油管道垢的形成,具有良好的防垢效果。
柔性陶瓷的研究發展
可以肯定的是,陶瓷材料尤其是柔性化的陶瓷材料,其本身具有的優勢是其他材料都不具備的,不管是金屬材料、高分子塑料橡膠、還是銅、鉛、鋅、鐵,都望塵莫及。
世界各地都在研究陶瓷的可塑性,陳教授表示,這種陶瓷可以給許多行業帶來技術革命,同時他會將在現有的工作的基礎上不斷改進這種陶瓷材料。相信在不久的將來,柔性陶瓷將進入我們的日常社會生活中并且發揮應有的作用。
參考來源:
中國經濟和信息化:柔性陶瓷
財經網
(中國粉體網編輯整理/空青)
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