在一個以納米和千兆帕斯卡衡量技術進步的時代，荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員的最新研究標志著一個重要的里程碑:一種名為非晶碳化硅（ amorphous silicon carbide, a-SiC）的新材料的重新定義了極限材料科學的強度和耐用性。這一突破有望擴大工程應用的范圍，遠遠超出當前材料所能提供的范圍。

　　發現和屬性

　　對更強、更有彈性材料的追求促使代爾夫特大學的團隊探索了a-SiC的潛力。這種材料的屈服強度（yield strength）比凱夫拉（Kevlar）高十倍，不僅僅是高強度物質清單上的另一個條目，而且是可以與石墨烯和鉆石韌性相媲美的開拓者。屈服強度是工程中的關鍵屬性，用于測量材料開始永久變形之前可以承受的應力。在這里，a-SiC具有非凡的10千兆帕斯卡（GPa）評級，這意味著它有能力在屈服于變形之前承受巨大的壓力。

　　非晶與晶狀

　　“非晶/無定形（amorphous）”一詞可能會讓人聯想到脆弱的圖像，但在a-SiC的背景下，它意味著一個隨機但強大的原子排列。這與鉆石等晶體材料中看到的有序圖案形成鮮明對比。盡管有這種明顯的障礙，但a-SiC表現出非凡的復原力。領導這項研究的Richard Norte助理教授將其抗拉強度比作將一塊管道膠帶拉伸到在斷裂前可以承受十輛中型汽車的挑戰。這種類比強調了該材料承受拉伸應力的特殊能力。

　　多功能應用

　　a-SiC的潛在應用廣泛而多樣。其非凡的強度，加上卓越的機械品質，使其成為創建高度敏感的微芯片傳感器的理想候選者，能夠以前所未有的精度運行。其潛在應用還延伸到納米機械傳感器，在那里可以利用高屈服強度在高壓力環境中實現更穩健、更可靠的讀數。

　　在太陽能電池技術中，a-SiC的穩定性和耐用性承諾了更具彈性的能源收獲能力。對于苛刻的空間探索條件，該材料的韌性和耐熱性提供了顯著的優勢。在醫療技術領域，DNA測序等應用也可以從基于aSiC的設備的精度和穩定性中受益。

　　與凱夫拉的比較優勢

　　當與傳統的高強度應用首選凱夫拉相比時，a-SiC具有幾個令人信服的優勢。其卓越的屈服強度為超過了凱夫拉，為更多應用打開了大門。在高溫令人擔憂的環境中，a-SiC的熱穩定性可以使其成為首選材料。此外， a-SiC生產制造的可擴展性和潛在成本效益可能會降低行業壁壘，因為以前發現石墨烯和鉆石等材料的成本令人望而卻步。

　　挑戰

　　盡管有其優勢，但與任何材料一樣，a-SiC也有其一系列挑戰。與凱夫拉相比，其靈活性尚未完全理解，這可能會影響需要材料兼容性的應用。對于凱夫拉擅長的防彈衣等應用至關重要的沖擊吸收能力，a-SiC是否能夠更好的應對還需要測試。

　　此外，雖然a-SiC的制造工藝很有希望，但與凱夫拉成熟的工藝相比，還需要大量工程工作。非晶材料在各種加載條件下的行為不如晶體材料有據可查，必須彌合這一知識差距，以充分利用a-SiC的能力。

　　寫在最后

　　a-SiC從代爾夫特理工大學實驗室到現實世界應用的旅程可能仍有障礙需要克服。然而，這條道路現在被一種提供前所未有的力量和多功能性材料的承諾所照亮。隨著研究的進展，人們越來越期待未來a-SiC將像今天凱夫拉一樣成為力量和韌性的代名詞。

　　來源：高智創新