中国粉体网讯 坚硬耐造一直是陶瓷的明信片，那么陶瓷可以变柔软吗？答案是肯定的！科学家运用纳米化技术创新的一种新型复合材料——柔性陶瓷，它具有形状记忆的功能且弯曲后不易碎的特点，受到多个领域的追捧。
柔软不柔弱
形状记忆是柔性陶瓷的特性，这种特性说明柔性陶瓷这种新材料在加热、弯曲后还会恢复到原来的样子。美国康奈尔大学的研究人员对微型陶瓷的分子结构进行分析，在透射式电子显微镜下，它的分子结构是“双层连续立方体结构”，这个结构与100年来的数学假设相吻合。该柔性陶瓷材料的结构较为复杂，研究人员因自然界存在的完美对称形状而受到启发，一种海藻——硅藻的结构十分精美，这种具有硅化的细胞壁的单细胞海藻的花纹完美对称。后来，他们进一步把微型陶瓷材料的研发与纳米化学有机结合起来，研制出一种新型复合材料即柔性陶瓷。
让陶瓷弯曲并具有形状记忆的关键就在于让其变小。陶瓷如何变成细小微粒？应遵循以下原则：先造出肉眼看不见的极小颗粒，微粒陶瓷的直径比头发丝还要小，然后让单个晶粒弥漫填充到整个结构，因为破碎和裂缝现象容易在边界出现，所以就将晶粒之间的边界剔除抹平。微小的陶瓷样本中有7%的微粒具有形象记忆功能，也就是说即使弯曲也不会破碎。研究发现，将柔性陶瓷微粒制成直径为1μm的长纤维，7%～8%的材料在弯曲过程中不易碎。
柔性陶瓷既有陶瓷的“天性”又有金属的特点，集高延展性金属和高强度陶瓷的特性于一身，可谓是“刚柔相济”。这种性能优良的新材料在纳米材料和纳米设备制造上大显身手。
性能优良，炙手可热
1、燃料电池
制备柔性陶瓷用二氧化锆（ZrO2），这种物质是目前研究的最多的陶瓷材料，在工程上有大量运用。此外，氧化锆也被用于燃料电池领域，尽管燃料电池并不需要柔韧性，但拥有柔性会大大增强燃料电池抗破坏能力。这也让ZrO2和燃料电池成为难舍难分的“好兄弟”。另外，柔性陶瓷还被应用到高能量蓄电池、高温燃料电池做隔膜材料等。
2、发电设备
英国、德国等国家投入大量资金和人力来研发柔性陶瓷材料，柔性陶瓷材料在发电设备中应用技术成为研究的重点，如排气管里衬、陶瓷活塞盖、涡轮增压转及燃气轮转等部分都要用到柔性陶瓷。机器设备的冷却部分使用柔性陶瓷材料可有效降低热损；柔性陶瓷热交换器不仅可回收余热还耐腐蚀以及增加热交换率，这样可以应用到各个行业领域的节能减排。
3、口腔修复
柔性陶瓷材料是一种无皮肤刺激、无致敏性、无黏膜刺激、在短期内无急性全身毒性、对所分析的器官无毒性损害的材料，满足用于制作口腔修复材料的生物安全性要求，有望成为一种新型材料用于预防和治疗牙磨损。
4、涂料领域
以微纳米陶瓷粉为无机填料，通过加入成膜剂，稀释剂，固化剂等，可在金属表面形成柔性陶瓷复合涂层。该复合涂层表面能够形成类似于类荷叶的仿生微结构，能够增大钢体表面水滴角，降小表面能，降低润湿性，有效减少油水介质在涂层表面的接触面积，降低成垢离子在管道内的沉积几率。石油管道的现场挂片表明，柔性陶瓷纳米复合涂层能够有效防止石油管道垢的形成，具有良好的防垢效果。
（c）柔性纳米陶瓷复合涂层；（d）放大的柔性纳米陶瓷复合涂层
在国内，多家新材料公司也开始涉足柔性陶瓷，比如河南焦作安泰新型耐磨材料有限公司用柔性陶瓷材料生产出“以柔克刚，弹性防磨”的柔性防磨密封材料，已在金库防御系统、军事防御、风力发电、海上采油平台等得到成功运用 ；中国建筑材料科学研究总院研制生产的导弹用泡末氧化铝陶瓷隔热材料、定向直孔道多孔陶瓷材料、发汗陶瓷材料等热防护陶瓷材料用于航天技术领域。
柔性陶瓷的研究发展
柔性陶瓷材料以其优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨等性能及功能复合效应在新能源、国防军工、高新技术产业、生物医学等领域发挥着巨大的作用。因此，作为新型材料的柔性陶瓷，具有传统材料没有的特性，在工业生产中用途广、市场大、前景好。
可以肯定的是，陶瓷材料尤其是柔性化的陶瓷材料，其本身具有的优势是其他材料都不具备的，不管是金属材料、高分子塑料橡胶、还是铜、铅、锌、铁，都望尘莫及。值得注意的是，陶瓷材料也分三六九等，有的陶瓷可以耐1000℃高温，有的耐温则可以达到2000℃。针对不同情况选用适当的陶瓷才能恰到好处地发挥陶瓷的作用。
我国柔性陶瓷的技术储备不足应引起重视。可以说，在相当一段时期内，柔性陶瓷的应用范围不会太广，只能缓慢扩展。相信在不久的将来，柔性陶瓷将进入我们的日常社会生活中并且发挥应有的作用。
参考来源：
孙倩等：柔性陶瓷材料的体内安全性评价
韩永奇：柔性陶瓷——新材料中的宠儿
中国经济和信息化：柔性陶瓷
彭冲等：柔性陶瓷复合涂层在油田集输管线防垢中的应用研究
（中国粉体网编辑整理/空青）
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