一项新技术使陶瓷在不失去强度的情况下变得更具延展性。它涉及到陶瓷表面金属层的受控生长，使其结构在压力下重新排列而不是失效。这项工作背后的研究人员表示，这种方法可以使陶瓷在目前不适合的生物医学和航空航天应用中得到应用。

　　这张显微图像显示了这种材料的晶格匹配的陶瓷和金属层

　　陶瓷中化学键的极端强度和刚性使它们在钻头和高温绝缘材料等应用中非常有用。然而，这是一把双刃剑，因为当债券最终崩溃时，这种结构往往会灾难性地崩溃。相比之下，在金属中，原子可以相互滑动，更容易与新原子结合，从而使材料弯曲而不是断裂。材料科学家的一个长期目标是将陶瓷的抗变形性或强度与金属的能量吸收性或韧性结合起来。

　　2022年，北京清华大学的陈可欣及其同事将氮化硅烧结成双相晶粒，从而使其增韧。当被压缩时，这些颗粒通过转变为高压相来耗散能量。但拉伸应力更难控制，因为当裂缝出现时，应力集中在裂缝尖端，并将晶格拉开。

　　在这项新研究中，陈和她的同事将陶瓷和金属的特性结合在一起，将这两种材料结合在一起。研究人员在干燥和烧结得到的凝胶之前，在溶液中混合了氧化镧和钼的水前体。这种材料由紧密结合的、晶格匹配的金属和陶瓷层组成。

　　该材料对弹性变形的抵抗力至少与传统的氧化镧一样高。然而，在氧化镧发生灾难性断裂的那一刻，它们的材料只是轻微地延伸，释放了在结构中积累的应力。模型表明，位错已经在金属晶格中成核，并进入镧中，赋予复合材料以陶瓷的强度和金属的韧性。研究人员还测试了使用氧化铈代替氧化镧的过程，发现了类似的结果。

　　来自美国罗德岛布朗大学的材料科学家Nitin Padture说，这项工作是一个“聪明的想法”。他说:“普通陶瓷的自由表面本质上是位错的无限来源，但将它们打孔的应力阈值非常高。”“在外延上与陶瓷接触具有低位错成核阈值的金属可能更容易'借用'位错，尽管存在相干应变。”

　　然而，Padture质疑这有多大可能增加陶瓷的宏观延展性和韧性，因为一旦可用，位错仍然必须通过陶瓷本身的大部分移动，那里的晶体结构复杂，键合仍然很强。如果不能，他说，这种材料“很可能效用有限”。

　　陈的团队报告说，层状结构中部分位错的滑动减轻了材料中的应力

　　来自美国华盛顿州太平洋西北国家实验室的冶金学家Aashish Rohatgi认为这项工作“非常有趣”，但他也表示，对于研究人员的工作方法，金属界面上产生的位错不仅要穿过陶瓷颗粒，还要跨越晶界。他总结道:“这似乎是一个开始，但在有人真正宣称他们已经制造出具有金属性能的陶瓷之前，还有很多问题需要解决。”

　　陈的研究小组同意这些都是重要的问题，但认为所提供的数据显示了位错跨晶界迁移的证据。“我们进一步的工作将集中在陶瓷中位错成核、运动和倍增的详细机制上，”陈说。“我们计划继续研究其他氧化物或共价键陶瓷的拉伸塑性，目标是在大规模宏观陶瓷中实现塑性和实际应用。”

　　研究人员还打算开发这种材料的应用。“任何涉及陶瓷和金属部件的材料都可以从这种策略中受益，”陈说。例如，氧化镧-钼复合材料是很有前途的电子发射材料，但由于它们易碎且难以加工，标准材料是放射性钍复合材料。陈认为，她的团队的策略可以改变这种状况。她还指出，涡轮叶片和人工骨关节是陶瓷具有增强拉伸塑性的其他潜在用途。