控制制備工藝對于确保陶瓷的質量至關重要。以往對陶瓷工藝的研究主要集中在粉末合成、成型或燒結等某一環節上。近期，beat365楊金龍教授課題組提出了一種泡沫前驅體制備高性能陶瓷的新工藝（Foam Precursor Ceramics, 簡稱FPC），以實現顆粒重排、組裝和燒結，并且發現該方法對陶瓷微觀結構和力學性能有着顯著影響。這是近三十年以來結構陶瓷最重要的創新。
泡沫前驅體制備高性能陶瓷的新工藝(FPC)工藝流程圖
(a)泡孔壁抑制大晶粒生長示意圖；(b) FPC工藝和傳統工藝制備的氧化鋁陶瓷斷口對比；(c) 高分辨透射電鏡圖像中的局部位錯和幾何相位分析應變分布
采用顆粒穩定泡沫法制備的氧化鋁泡沫被用作陶瓷前驅體，經過預燒、破碎和熱壓處理後，便可獲得泡沫前驅體制備的氧化鋁陶瓷。在不添加任何額外燒結助劑的情況下，憑借泡沫的高晶粒生長指數，可以實現細小的晶粒和均勻的晶粒尺寸。在泡沫前驅體衍生陶瓷的（0001）晶面上發現了局部的超高位錯密度（約為1010 mm-2），可與高熵陶瓷的位錯密度相媲美。此外，在采用這種新方法制備的陶瓷中觀察到穿晶斷裂模式，而對照組中的斷裂模式以沿晶斷裂為主。其綜合力學性能也相應得到了提升。由泡沫前驅體工藝所導緻的獨特微觀結構和斷裂模式，揭示了諸如位錯和晶界等微觀結構對陶瓷斷裂行為的影響，而這在傳統研究中考慮較少。這種制備工藝也可應用于其他高性能陶瓷的制備中。
《美國陶瓷學報》頒發的“編輯精選”證書
該工作的研究成果以“Foam structure-derived strong and tough alumina ceramics with fine grains and transgranular fracture”為題發表在《美國陶瓷學報》(Journal of the American Ceramic Society)上，被評為2024年美國陶瓷學會會刊的“編輯精選”（Editor’s Choice）内容。《美國陶瓷學會會刊》是陶瓷領域的頂尖期刊之一，2024年共有39篇論文被評為“編輯精選”。編輯團隊會根據文章的創新性、科學嚴謹性、研究的重要性以及對陶瓷領域可能産生的廣泛影響等多個維度進行評估。這些文章代表了陶瓷領域的前沿研究成果或者是對傳統陶瓷問題的新穎解決方案，并為後續的研究提供了重要的參考方向。
該論文第一單位為beat365，通訊作者為beat365楊金龍教授，第一作者為beat365博士生趙士晖，其他重要貢獻者包括beat365博士後喬堅栗，beat365博士後桑國龍（現為際華集團高級工程師），新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室高級工程師席小慶。研究得到國家自然科學基金委的支持。
論文鍊接：https://doi.org/10.1111/jace.19797