Создана гибкая керамика с памятью

Керамика не отличается гибкостью: как правило, она ломается при ударе. Однако ученые из MIT и Сингапура нашли решение этой проблемы, по крайней мере, для небольших изделий. Команда исследователей разработала технологию изготовления миниатюрной гибкой керамики с эффектом памяти формы — способность возвращаться к первоначальной форме при сгибании или нагреве. Работа была опубликована в свежем выпуске научного журнала Science.

О материалах с памятью формы известно давно. Некоторые металлы и полимеры при нагреве после предварительной деформации восстанавливают свою первоначальную форму. До недавнего времени эффект памяти не наблюдался в керамике, хотя ее молекулярная структура располагает к этому, говорит Кристофер Шух, профессор металлургии и руководитель департамента инжиниринга и материаловедения Массачусетского технологического университета (MIT). Препятствием всегда была хрупкость и склонность керамики к растрескиванию.

Исследователи создали микроскопические керамические объекты, невидимые невооруженным глазом. Затем они изменили кристаллическую решетку изделия, удалив межзеренные границы, где чаще всего возникают трещины. В результате были получены микронные образцы керамического материала с деформативностью около 7 процентов от размера. У большинства материалов деформативность находится в пределах 1 процента (обычная керамика при изгибе растрескивается).

Если вы согнете керамическое изделие хоть на процент, оно даст трещину. Наши образцы диаметром всего 1 микрометр (одна миллионная доля метра) выдерживают многократные изгибы на 7-8 процентов без растрескивания.

Однако на фоне других единиц длины, например, нанометра, микрон выглядит просто огромным. Исследователи утверждают, что такие материалы могут пригодиться в разработке микроскопических устройств медицинского назначения — использоваться в качестве микроприводов биоимплантатов, доставляющих лекарства в организм.

Исследователи работали с циркониевой керамикой, но технология может быть также применена к другим материалам. Как известно, металлы имеют меньшую прочность, но легче поддаются деформации. Керамика же гораздо прочнее, но не поддается изгибу. Полученный в ходе исследования материал сочетает в себе лучшие свойства металлов и керамики: прочность и гибкость.

Ранее ученые MIT научились собирать массивные конструкции из мельчайших частей.