Ohebná keramika

4. říjen 2013

Keramické materiály, které známe, jsou velice křehké. Neumějí přizpůsobit svůj tvar působící síle a snadno praskají. Výzkumníkům ze Singapuru a z Massachussettského technologického institutu (MIT) se však podařilo tento problém obejít, i když zatím jen pro velmi drobné objekty určitého typu.

Tým odborníků vyrobil sadu malých keramických objektů, které jsou nejen pružné, ale mají dokonce i tzv. tvarovou paměť. Pokud jsou vystaveny ohybu a deformaci a následně zahřáty, vrátí se do původního tvaru. Samotná tvarová paměť, spojená s teplotními změnami, obecně není nic nového. Podobné materiály jsou vyvíjeny sice už od 50. let, ale většinou se jedná o speciální kovové slitiny či polymery. U keramiky však jde o něco neobvyklého. V principu sice mikroskopická struktura keramických materiálů efekt tvarové paměti umožňuje, ale překážkou zde byla právě jejich křehkost.

Klíčem k úspěchu bylo keramické objekty zmenšit a to tak, že jejich velikost již dosáhla velikosti jednotlivých krystalových zrn materiálu, měly rozměry okolo jedné miliontiny metru. Keramika totiž většinou praská právě na hranicích mezi sousedními krystalovými zrny. Výzkumníci tím sice dospěli k mikroskopickým objektům neviditelným pro lidské oči, ale jejich vzorky byly náhle schopny vydržet relativní deformaci až o 7%, zatímco normální keramika nevydrží bez prasknutí ani jedno procento.

Tato vlastnost se sice neprojeví u keramických výrobků běžné velikosti, ale může být např. důležitá pro konstruktéry mikrostrojů a nanostrojů při jejich nasazení v rámci biomedicínských aplikací v lidském těle. Malé kousky ohebné keramiky zde mohou být dokonce vhodnými součástkami i pro pohyblivé nebo tvar měnící součástky - mikromotory. Tímto způsobem vlastně vznikl materiál, který v jednom spojuje vysokou pevnost keramiky a dobrou ohebnost kovů.

Konkrétním materiálem, který vědci zkoušeli, byl oxid zirkoničitý, avšak zmíněné poznatky lze použít i pro keramické materiály jiného druhu.

Zdroje: Phys.Org, MIT

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio