陶瓷材料以其高硬度、高強度、優異的耐腐蝕性和耐高溫性能著稱，廣泛應用於航空航天、汽車工程、能源儲存和電子半導體等領域。然而，陶瓷最大的弱點是其「脆性」（沒有延展性），這主要是因為陶瓷內部的原子間形成了強烈的離子鍵或共價鍵，使得原子難以移動。這種特性導致陶瓷內部結構很難發生移動位錯（dislocation），而位錯是材料發生變形（有延展性）的關鍵。在金屬中，科學家們通常可以透過調控位錯來增強材料的延展性，但這種方法在陶瓷中卻無法實現。在實驗上，即使在極端條件下預先在陶瓷中引入大量位錯，一旦這些位錯用盡，新的位錯也難以形成，最終導致材料斷裂。特別是在拉伸狀態下，陶瓷更容易因為微小的缺陷而裂開，而不是形成新的位錯。多年來，科學家們嘗試了各種方法來提高陶瓷的延展性，但要讓陶瓷像金屬一樣具有良好的拉伸延展性，一直是一個大挑戰。如果能找到一種方法，使陶瓷能夠持續產生位錯，那麼就能大大提高其變形能力。這將大幅擴展陶瓷材料的應用範圍，尤其是在那些需要承受複雜應力的環境。

近日，北京工業大學、香港大學和北京科技大學的研究團隊，提出了一種創新的「借用位錯（borrowed dislocation）」策略，成功提高了陶瓷的延展性。這個策略的核心思想，是讓陶瓷從相鄰的金屬中「借用」位錯，而不是在陶瓷內部發生位錯。為了實現這一目標，研究團隊精心設計了一種特殊的氧化鑭（La₂O₃）陶瓷，它與鉬（Mo）金屬之間形成了一種稱為「有序結合界面（orderly-bonded interface）」的特殊結構。這種界面就像一座橋樑，允許位錯從金屬順利轉移到陶瓷中。透過高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM），研究人員直接觀察到位錯束從鉬金屬轉移到La₂O₃陶瓷的過程，且這些位錯能夠在陶瓷內部繼續滑移和增殖，這在以前的陶瓷材料中是很難實現的。實驗結果顯示，這種改良後的La₂O₃陶瓷在室溫下表現出驚人的延展性，最大拉伸伸長率超過了39.9%。研究團隊還利用理論計算證實，這種特殊的界面結構降低了位錯穿過界面時所需要克服的能量障礙，使得位錯更容易從金屬轉移到陶瓷中。研究人員表示，這項研究不僅為提高陶瓷材料的延展性提供了一種全新方法，也為開發具有更優異機械性能的陶瓷材料開闢新道路。