本报讯（记者沈孙晖 通讯员张超梁）最近，一篇题为“借位错机制实现陶瓷拉伸塑性变形”的论文，在国际顶尖学术期刊《科学》发表。据悉，这项科研成果由北京科技大学、甬江实验室的陈克新研究员团队，北京工业大学的王金淑教授团队，香港大学的黄明欣教授团队共同完成，在世界上首次实现了陶瓷的室温拉伸塑性。

陶瓷材料拥有耐高温、耐腐蚀、硬度高、轻质等优异特性，已成为先进装备、能源、半导体、医疗等领域发展的关键材料。但陶瓷材料脆性的短板，严重制约其在高端技术领域的进一步应用。

因此，研制室温下具有韧性和塑性的陶瓷，成了陶瓷材料科研人员孜孜以求的梦想。

2022年，陈克新团队通过相变滑移机制，首次实现氮化硅陶瓷20%以上的压缩塑性，该成果发表于《科学》。“我们向难度更高的拉伸塑性发起冲击。”陈克新介绍，材料界普遍认为陶瓷在室温下的拉伸塑性低于0.1%，很难像金属材料那样通过“位错工程”来提高塑性。

大量位错运动令金属具有了拉伸塑性。如何让陶瓷内部也持续产生位错？科研团队有了一个大胆的想法——向金属“借”位错。

“要成功‘借’来位错，界面定制很关键，需要满足两点要求。”陈克新解释，第一是化学键成键，将金属—陶瓷界面牢牢“粘住”，从而可以承受住大量位错穿过时引发的应力；第二是晶面连续，降低位错传递的势垒，减少位错的塞积及降低应力集中。

厘清界面设计要点后，科研人员受外延生长概念的启发，通过烧结工艺调制，成功制备出具有化学键结合的有序界面，并借助甬江实验室与国内其他高水平院校的检测平台，通过原位或离位透射实验，清楚观察到大量金属位错轻松穿过界面、穿入陶瓷的动态过程，以及穿过后的证据。

陶瓷“借”到位错后，塑性变形能力如何？测量结果显示，纯陶瓷晶体拉伸塑性可达39.9%，强度约为2.3Gpa（吉帕）。“室温下，陶瓷拉伸塑性终于从不可能变为了可能。”陈克新表示，科研团队还通过第一性原理计算，从能量角度分析出有序界面传递位错的可行性，多角度验证了“借”位错的可行性。

在本项研究中，董丽然、张杰和李亦庄为共同第一作者。其中，董丽然和张杰均为甬江实验室研究员。陈克新为论文第一通讯作者，北京工业大学的王金淑教授和香港大学的黄明欣教授为合作通讯作者。

接下来，甬江实验室将与北京工业大学、香港大学和北京科技大学等科研单位继续紧密合作，深耕陶瓷脆性难题，加速开启“新石器时代”。