Algo tan simple como un campo eléctrico pronto podría hacer que los misiles de guerra o las tazas para beber sean más fáciles de producir y más resistentes a las fracturas.

Artículos como tazas para beber, cabezas de misiles, revestimientos de barrera térmica en las palas del motor, autopartes, Los componentes electrónicos y ópticos se fabrican comúnmente con cerámica.

Las cerámicas son mecánicamente fuertes, pero tienden a fracturarse repentinamente cuando solo se tensa levemente bajo una carga, a menos que se exponga a altas temperaturas.

Los investigadores de la Universidad de Purdue han desarrollado un nuevo proceso para ayudar a superar la naturaleza frágil de la cerámica y hacerla más dúctil y duradera. El equipo de Purdue llama al proceso "sinterización flash, "que añade un campo eléctrico al proceso de sinterización convencional utilizado para formar componentes a granel a partir de cerámica.

"Hemos podido demostrar que incluso a temperatura ambiente, la cerámica sinterizada con el campo eléctrico se deforma sorprendentemente plásticamente antes de fracturarse cuando se comprime a alta deformación, "dijo Haiyan Wang, el profesor Basil S. Turner de Ingeniería en la Facultad de Ingeniería de Purdue.

Un estudio publicado en Avances de la ciencia demuestra que la aplicación de un campo eléctrico a la formación de cerámica hace que el material se remodele casi tan fácilmente como el metal a temperatura ambiente. El equipo de Purdue aplicó específicamente su técnica al dióxido de titanio, un pigmento blanco ampliamente utilizado.

"Se han introducido nanotwins en varios materiales metálicos para mejorar la resistencia y la ductilidad. Sin embargo, hay pocos estudios previos que demuestren que los nanotwins y las fallas de apilamiento pueden mejorar significativamente la plasticidad de la cerámica, "dijo Jin Li, becario postdoctoral e investigador del equipo de investigación.

La ductilidad a temperatura ambiente significativamente mejorada en el dióxido de titanio se atribuye a los defectos inusualmente de alta densidad, como fallas de apilamiento, gemelos y dislocaciones, formado a través del proceso de sinterización flash.

"La existencia de estos defectos elimina la necesidad de nucleación de defectos en la cerámica, que normalmente requiere una gran tensión de nucleación, mayor que la tensión de fractura de la cerámica, "Dijo Wang.

Li, el primer autor del artículo de Purdue, dijo, "Nuestros resultados son importantes porque abren la puerta al uso de muchas cerámicas diferentes de nuevas formas que pueden proporcionar más flexibilidad y durabilidad para soportar cargas pesadas y altas temperaturas sin fallas catastróficas por fragilidad".

La plasticidad mejorada de la cerámica significa una mayor durabilidad mecánica durante el funcionamiento a temperaturas relativamente bajas. La muestra también podría soportar casi tanta deformación por compresión como lo hacen algunos metales antes de que comenzaran a aparecer grietas.

"Estas cerámicas dúctiles encuentran muchas aplicaciones tecnológicamente importantes, "dijo Xinghang Zhang, profesor de ingeniería de materiales y co-investigador principal del equipo de investigación. "Se puede aplicar a operaciones de defensa, fabricación de automóviles, componentes de reactores nucleares y dispositivos de energía sostenible ".