中國粉體網訊  陶瓷材料具有壓電性、超導性和磁性等豐富的功能特性，成為現代科技不可或缺的關鍵材料之一。然而，陶瓷的室溫脆性（低溫更脆）問題導致陶瓷材料的可靠性低。因此，增韌一直是陶瓷材料研究的核心內容，也是最具挑戰性的問題之一。

近日，西安交通大學物理學院方敏俠助理教授，前沿院/金屬材料強度國家重點實驗室紀元超副教授等在陶瓷材料中發現了一種室溫到極低溫的增韌新機制。在CaTiO₃陶瓷中通過成分調控設計了獨特的“再入型應變玻璃”轉變（從高溫馬氏體相到低溫應變玻璃的轉變），并發現了該轉變可實現從+50℃到-150℃的寬溫域增韌：斷裂韌性從+50℃的1.9 MPa圖片持續增大到-150℃的4.8 MPa圖片（圖1），低溫斷裂韌性值接近商用氧化鋯韌性陶瓷（PSZ）。原位微觀組織結構和宏觀性能分析表明，這種寬溫域增韌效應起源于寬溫域存在的再入型應變玻璃納米馬氏體疇，及其在外力作用下發生的長程化轉變吸收了裂紋尖端的能量。該工作為廣泛存在的脆性鐵彈陶瓷、壓電陶瓷和高溫超導體等提供了新的增韌思路。

圖1，室溫到極低溫的陶瓷增韌新機制：再入型應變玻璃（RSTG）

該成果是西安交通大學在國際上開創的應變玻璃（Strain Glass）新方向的一項最新成果，以“利用再入型應變玻璃實現陶瓷從室溫到極低溫增韌”（Toughening Ceramics down to Cryogenic Temperatures by Reentrant Strain-Glass Transition）為題發表在物理學旗艦期刊《物理學快報》（Physical Review Letters）上。物理學院楊森教授團隊青年教師方敏俠助理教授為本論文第一作者，前沿院/金屬材料強度國家重點實驗室紀元超副教授、物理學院楊森教授等為本論文的共同通訊作者。該項研究得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、西安交通大學的經費支持。

（中國粉體網編輯整理/空青）

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