Цивилизация
Исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) совместно с коллегами из Сингапура удалось создать керамику, которая гнется и не ломается, да еще при этом запоминает форму. Статью об этом удивительном материале они опубликовали в журнале Science.
Чуда, правда, не произошло, и если кто-то грезит о керамических подтяжках или бензиновых шлангах, то этим мечтам пока не суждено сбыться. Сверхэластичную керамику ученым удалось создать только на уровне микроскопических волосков, неразличимых для человеческого глаза. А самое главное, если такую керамику изогнуть, то при нагреве она вернется к первоначальной форме.
«Способность материалов запоминать форму известна с пятидесятых годов прошлого века, — говорит один из участников этой разработки, профессор металлургии MIT Кристофер Шу. — Однако до сих пор она была обнаружена только у металлов и некоторых полимеров, но не у керамики. В принципе, молекулярная структура позволяет и керамике иметь память формы, но главным препятствием здесь была ее хрупкость и предрасположенность к растрескиванию».
Чтобы образец имел память формы и при этом не трескался, есть пока только один путь — сделать его очень маленьким: чем меньше предмет, тем выше его сопротивляемость растрескиванию. А поскольку трещины обычно появляются на границах керамических зерен, исследователи добились того, чтобы волосок представлял собой одно зерно.
Большинство керамик может подвергнуться изгибу только на один процент, причем после нескольких сгибаний материал все равно начнет трескаться.
Полученные же керамические микроволоски изгибаются на семь-восемь процентов какое угодно количество раз.
Толщина такого волоска — один микрон. Для нанотехнологий это не так уж и мало. По словам исследователей, такие материалы смогут найти в этой области немало применений.
Например, они могут оказаться очень полезны для биомедицинских нано- и микроустройств. В частности, керамика с памятью формы может оказаться незаменимой для изготовления микроприводов. По сравнению с микроприводами из других материалов, подобные керамические волоски будут возвращать себе первоначальную форму, то есть распрямляться, с рекордной силой.
Как бы то ни было, удалось создать материал, совмещающий в себе лучшие качества металлов и керамики, при этом избавленный от недостаточной твердости металлов и хрупкости обычных керамик.
Он, по словам Шу, обладает «прочностью керамики и пластичностью металла».
При создании сверхэластичной керамики ученые использовали двуокись циркония, очень хорошо изученную и широко применяемую в промышленности, в частности в топливных элементах, хотя читатель, возможно, знаком с нею только по зубной металлокерамике. И хотя во всех этих применениях гибкость и память формы не требуются, эластичность нового материала, по словам его авторов, может сделать его более устойчивым к повреждениям. В то же время сделать эластичной можно не только циркониевую керамику — та же технология может быть применена и к другим видам керамических материалов.