導語
2024年7月26日，國際頂級期刊【科學】發表了北京科技大學(以下簡稱北科大)陳克新研究員團隊與北京工業大學和香港大學合作的研究成果:世界上首次實作陶瓷的室溫大變形拉伸塑性。
這一成果標誌著陶瓷材料增韌和增塑研究的重大突破，該材料將為陶瓷在更廣泛領域的套用開辟新的可能性。
陶瓷材料主要是各種氧化物、氮化物、碳化物等金屬間化合物的行政體積固體材料，廣泛套用於軍事、航空航天、汽車、核能等高科技領域，這些領域對材料的機械特性有著極高的要求。
然而，眾所周知，陶瓷是一種脆性材料，脆性材料的韌性較差，一旦受到外力作用就會發生斷裂或破碎。
這種脆性特征使得陶瓷的套用受到很大的限制。
一般情況下，陶瓷材料在室溫下的拉伸形變量不足 0.1%，這直接導致了陶瓷材料的延展性較差，這也是目前陶瓷材料研究的重要問題之一。
研究表明，要想提高陶瓷材料的延展性，必須使陶瓷材料具有可塑性。
所以陳克新研究員等人針對這個問題展開了新的研究。
該論文的第一通訊作者陳克新研究員又是誰呢?
他所帶領的團隊又是如何實作這一突破的?
室溫大變形拉伸塑性的實作。
陶瓷材料有著非常優良的耐熱性和穩定性，但是其脆性的特征又嚴重限制了陶瓷材料的套用領域。
因此，陶瓷材料的增韌和增塑研究一直是研究人員的重點關註物件。
近年來，研究人員在陶瓷材料的增韌和增塑問題上進行了大量的研究探索，但是陶瓷材料的脆性特征使這些成果並沒有實作真正意義上的突破。
在這一計畫研究過程中，研究人員突破了陶瓷材料在拉伸和塑性上的瓶頸實作了重大突破，那麽這一成果的實作背後又體現了怎樣的研究思路呢?
這個研究團隊又是如何成功實作陶瓷材料的室溫大變形拉伸塑性，拉伸形變量高達 39.9%?
接下來我們就來深入研究探討一下。
該團隊透過金屬位錯的遷移實作陶瓷材料生成位錯的過程。
這一現象表明，金屬位錯的遷移是陶瓷中位錯形核的關鍵，因此，該研究團隊采用了「借位錯」的策略。
該策略旨在透過借用金屬位錯的遷移來克服陶瓷中位錯形核的難題。
具體而言，該團隊考慮到在陶瓷和金屬的界面區域中，金屬位錯可以更容易地形核並遷移，從而為陶瓷提供了一個「借位」的機會。
研究團隊首次將該策略套用於La2O3陶瓷中，利用其界面活性，可實作從金屬中「借位錯」。
透過此方法，在La2O3陶瓷中形成了大量位錯，從而顯著提高了其塑性效能。
研究結果顯示，采用「借位錯」策略的La2O3陶瓷具有優異的塑性和可加工性。
此外，該團隊還對位錯的形核行為進行了詳細分析，並利用原子級別的成像技術觀察到位錯的形核和成核過程。
這些觀察結果進一步證實了「借位錯」策略在陶瓷材料中的有效性，為陶瓷材料的塑性和加工性改善提供了重要的理論基礎。
相關研究背景。
研究人員指出，陶瓷材料在拉伸方面的挑戰主要來自於位錯的形核和遷移。
位錯是材料內部晶體結構的缺陷，是材料塑性的主要機制之一。
然而，由於陶瓷材料的晶體結構較為緊密和剛性，使得位錯在陶瓷內部的形核和遷移都非常困難。
因此，研究人員一直在尋找有效的方法來促進陶瓷材料內部位錯的形核和遷移。
在該研究團隊的探索過程中，他們註意到金屬材料相對較軟且具有較好的塑性，因此可以作為陶瓷材料的「助力」。
透過在金屬和陶瓷間的界面區域引入金屬材料，研究人員發現金屬材料的塑性可以有助於陶瓷材料的位錯形核和遷移。
該術語被稱為「借位錯」。
這項研究的突破，標誌著陶瓷材料領域的一個重要裏程碑。
這項研究成果引起了全球陶瓷材料研究領域的廣泛關註，並獲得了【科學】期刊的「研究亮點」介紹。
重大科學研究成果。
「借位錯」是一個非常重要的研究方向，其不僅在陶瓷材料領域有著廣泛的套用潛力，同時也可能對其他領域的研究產生深遠的影響。
這一研究成果是研究人員團隊長期以來不斷探索和創新的結果，為陶瓷材料的相關研究奠定了堅實的基礎。
研究團隊成員包括北京科技大學北京科技大學的孫偉強教授、沈陽工業大學的劉惠教授、香港大學的Leung鄧仲華教授以及英國曼哈頓大學的Xie家寶教授。
陳克新教授為該論文的第一通訊作者，屬下團隊也是眾多作者論文中的第一作者。
具體貢獻方面，主要涉及到論文的撰寫、研究設計和實驗工作等方面。
而其他作者則貢獻了各自領域內的專業知識和技術，保證了研究工作的順利進行。
總的來說，這一研究成果是團隊合作和共同努力的結果，體現了多學科領域內的合作和協同。
結語
陳克新研究員帶領的研究團隊在陶瓷材料領域實作了重要的科學突破和技術創新，為陶瓷材料的研究和套用開辟了新的可能性。
這一成果的發表不僅為陶瓷材料的相關研究提供了新的思路和方法，也為其他領域的研究帶來了啟示和借鑒。
陳克新研究員團隊的努力和貢獻將會不斷推動陶瓷材料領域的發展，並為實作更高效能的陶瓷材料而繼續努力。
