www.188betkr.com 讯先进陶瓷材料由于其低密度、高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能在诸多战略领域中有着重要应用。然而，陶瓷的本征脆性问题直接导致了其在服役过程中可靠性差，严重制约了陶瓷材料的进一步发展和应用。陶瓷脆性的本质主要由化学键性质和晶体结构所决定，在陶瓷中缺少独立的滑移系，材料一旦处于受力状态就难以通过滑移所引起的塑性形变来松弛应力。从显微结构上看，脆性的根源在于微裂纹的存在，易于引起应力高度集中，继而微裂纹扩展以致断裂。因此，陶瓷材料增韧和增塑一直是该领域的关键问题和前沿技术，也是难度最大、最具挑战性的课题之一。
金属材料通过大量位错的产生和滑移实现拉伸塑性，陶瓷材料由于极强的离子键或共价键特性导致位错形核能很高，难以产生大量位错，使得陶瓷无法像金属一样具有拉伸塑性。
虽然通过高压、高温淬火等工艺等在陶瓷内可以预制一定的位错，在受力前期起到一定的增韧效果，但在拉伸过程中这些预制位错会瞬间滑出耗尽，无法形成新的位错，导致陶瓷的拉伸塑性低于0.1%。因此，极高的位错形核能使陶瓷无法像金属一样采用“位错工程”来产生拉伸塑性。
如果陶瓷内能够持续拥有足够的位错，那么就可能像金属一样具有拉伸塑性。
北京科技大学陈克新研究团队多年来一直致力于开发具有室温塑性的特种陶瓷材料。2022年，该团队成功在共价键氮化硅陶瓷中实现了室温压缩塑性，其压缩形变量高达20%，同时压缩强度提高至原来的2.3倍（~11GPa），实现了陶瓷材料强度与塑性的协同提升。相对于压缩塑性，陶瓷的拉伸塑性变形更具挑战性。如何改善陶瓷材料的塑性，是结构材料和功能材料领域最核心且最具挑战性的课题之一。
2024年，陈克新研究团队及其合作者提出了一种“借位错”的策略。这一策略无需陶瓷自身发生位错形核，通过持续将金属位错“借”入到陶瓷中，由于陶瓷中驱动位错滑移能量显著低于位错形核能量，因此可以实现借用位错在陶瓷中的连续滑移。该项研究成果为世界上首次实现陶瓷的室温拉伸塑性，陶瓷拉伸延伸率可达39.9%，强度约为2.3 GPa。颠覆了陶瓷室温不能产生高于0.1%拉伸塑性的传统认知。这是北京工业大学又一篇以第一作者单位在《Science》期刊上发表的论文，标志着学校在材料领域取得重要科研进展。
2025年12月24-25日，www.188betkr.com将在广东东莞举办“第八届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，届时，北京科技大学陈克新教授将带来题为《室温塑性高強陶瓷从梦想到现实》的报告。
来源：北京工业大学、ScienceAAAS
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