陶瓷材料坚硬且易碎，与形状记忆合金的易变形和可重塑性相比是两个极端。一个由美、德研究人员为主的国际科研小组发现了一种开发形状记忆陶瓷材料的新方法，这意味着包括医疗、电子等行业有望由此受益。

11月17日，来自明尼苏达大学双城分校和德国基尔大学的一个国际研究小组将一份关于形状记忆陶瓷材料的研究成果发表在Nature期刊。他们研究了氧化锆基配方，可逆相变发生的数学条件可以得到广泛应用，并为反常形状记忆陶瓷的发展提供了一条道路。论文地址：DOI:10.1038/s41586-021-03975-5

冷却中，氧化锆基形状记忆陶瓷经历从四方晶体结构到单斜晶体结构的相变

先进陶瓷可以是半导体的、超导的、铁电的或绝缘的，可用于制造各种产品，包括火花塞、光纤、医疗设备、航天飞机瓷砖、化学传感器和滑雪板。形状记忆材料是固相到固相的转变，与结晶-熔融-重结晶的过程不同，结晶固-固转变仅在固态下发生。其原理在于通过改变温度（或压力），一种结晶固体可以转变为另一种结晶固体，而无需进入液相。

具体而言，当冷却运动学相容的陶瓷(Zr/Hf)O₂(YNb)O₄通过四方到单斜的相变，多晶在其晶界处缓慢而稳定地分崩离析（我们称之为渗出过程），甚至爆炸性崩解。相反，如果我们调整晶格参数以满足更强的“等距”条件（另外考虑到样品形状），所得材料将表现出具有低滞后的可逆行为。这些结果表明，通过以意想不到的方式操纵相容性条件，在化学均质的陶瓷系统中可以实现多种行为——从一个极端的可逆性到另一个极端的爆炸性。

“我们对我们的结果感到非常惊讶。形状记忆陶瓷将成为一种全新的功能材料，非常需要能够在高温或腐蚀性环境中工作的形状记忆执行器。但最让我们兴奋的是新型铁电陶瓷的前景。在这些材料中，相变可用于从低温发电差异。” 论文合著者之一Richard James教授说。

编译 YUXI

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