Något så enkelt som ett elektriskt fält skulle snart kunna göra krigsmissiler eller dricksmuggar lättare att producera och mer motståndskraftiga mot frakturer.

Föremål som dricksmuggar, missilhuvuden, termiska barriärbeläggningar på motorblad, bildelar, elektroniska och optiska komponenter tillverkas vanligtvis av keramik.

Keramiken är mekaniskt stark, men tenderar att plötsligt spricka när den bara är lätt ansträngd under en belastning såvida den inte utsätts för höga temperaturer.

Forskare vid Purdue University har utvecklat en ny process för att övervinna keramikens spröda natur och göra den mer seg och hållbar. Purdue -teamet kallar processen "blixtsintring, "som tillför ett elektriskt fält till den konventionella sintringsprocessen som används för att bilda bulkkomponenter från keramik.

"Vi har kunnat visa att även vid rumstemperatur, keramik sintrad med det elektriska fältet deformeras överraskande plastiskt före brott när den komprimeras vid hög belastning, sa Haiyan Wang, Basil S. Turner professor i teknik vid Purdues College of Engineering.

En studie publicerad i Vetenskapens framsteg visar att applicering av ett elektriskt fält på bildandet av keramik gör att materialet nästan lika lätt omformas som metall vid rumstemperatur. Purdue-teamet tillämpade specifikt sin teknik på titandioxid, ett vitt pigment som används ofta.

"Nanotwins har introducerats i olika metalliska material för att förbättra styrka och duktilitet. det finns få tidigare studier som visar att nanotwins och staplingsfel avsevärt kan förbättra plasticiteten hos keramik, sa Jin Li, en postdoktor och forskare i forskargruppen.

Den avsevärt förbättrade duktiliteten vid rumstemperatur i titandioxid tillskrivs de ovanligt höga densitetsdefekterna, såsom staplingsfel, tvillingar och dislokationer, bildas genom flashsintringsprocessen.

"Förekomsten av dessa defekter tar bort behovet av defekt kärnbildning i keramik, som vanligtvis kräver en stor kärnbildningsspänning, större än brottspänningen hos keramik, " sa Wang.

Li, den första författaren till artikeln från Purdue, sa, "Våra resultat är viktiga eftersom de öppnar dörren för att använda många olika keramik på nya sätt som kan ge mer flexibilitet och hållbarhet för att klara tunga laster och höga temperaturer utan katastrofala spröda fel."

Förbättrad plasticitet för keramik innebär mer mekanisk hållbarhet under drift vid relativt låga temperaturer. Provet kunde också motstå nästan lika mycket kompressionspåkänning som vissa metaller gör innan sprickor började uppstå.

"Denna formbara keramik har många tekniskt viktiga tillämpningar, " sa Xinghang Zhang, professor i materialteknik och med-principutredare i forskargruppen. "Det kan tillämpas på försvarsoperationer, biltillverkning, kärnreaktorkomponenter och anordningar för hållbar energi."