Hemant Rathod在将碳化铬铝样品装入扫描电子显微镜之前对其进行观察。相信它:德勒迈什·帕特尔/得克萨斯州A&M工程陶瓷对高温和极端环境有很强的韧性，但它们很脆弱，很容易开裂。最近，在科学进展发表的一项研究中，德克萨斯A&M大学的研究人员发现了一种叫做“最大相位”的陶瓷的自我修复机制。他们已经表明，这些工程陶瓷在加载过程中形成自然缺陷或扭结带，不仅可以有效地阻止裂纹的生长，还可以封闭和愈合它们，从而防止灾难性的故障。
材料科学与工程系助理教授Ankit Srivastava和该研究的相应作者说:“MAX相真正令人兴奋的是，它们在载荷下很容易形成扭结带，即使在室温下也能自愈合裂缝，使其适用于各种先进的结构应用。到目前为止，陶瓷裂纹的自愈合只有在非常高的温度下通过氧化才能实现，这就是为什么在室温下通过扭结带形成的裂纹自愈合是显著的
MAX相的这种显著行为可以追溯到它们的原子分层结构。
“想象一个普通的面包，它是同质的，所以如果我把它切片，每一片看起来都是一样的——在想法上类似于传统的陶瓷，”材料科学与工程系的教授米兰丁·拉多维奇说，他也是这项研究的相应作者。"但是最大相位是分层的，就像两片面包之间夹着花生酱的花生酱三明治."
功劳:国家科学基金会研究人员随后调查了这种MAX相的独特层状结构是否使它们与conv传统陶瓷有任何不同。在他们的实验中，他们使用了由法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Thierry Ouisse和该研究的资深作者合成的碳化铬铝MAX相的单晶样品，并使用内部设计的测试夹具将它们装载到电子显微镜中。
当研究人员在施加载荷的同时在电子显微镜中观察变形样品时，他们观察到在材料中形成了扭结带状的缺陷，类似于天然岩石中形成的缺陷。更有趣的是，他们发现扭结带内的材料在加载过程中会发生旋转，这不仅形成了阻止裂纹扩展的屏障，而且最终会闭合并愈合裂纹。因此，样本不再容易发生灾难性故障。
“真正令人兴奋的是，这种扭结或自愈合机制可以一次又一次地发生，封闭新形成的裂缝，从而延缓材料的失效，”材料科学与工程系博士生、该研究的主要作者赫曼特·拉霍德(Hemant Rathod)说。
目前的发现是，对高温和极端环境(如最大相位)有弹性的材料，也能自愈合服役期间可能形成的裂缝，这可以推进许多下一代技术，例如，高效喷气发动机、高超音速飞行和更安全的核反应堆。研究人员还指出，在目前的研究中，扭结带诱导的裂纹自愈合很可能不是单一的最大相位，并且可以扩展到具有类似原子分层结构的其他材料。
“这项研究证明了科学过程的意外发现，”国家科学基金会工程局的项目主任西迪克·齐德瓦伊说。“我们已经有了自愈合软材料和聚合物复合材料，现在，引人注目的是，陶瓷。”
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