说到陶瓷，大多数人想到的是茶杯或者花盆。实际上，在现代技术的孵育下，陶瓷材料已经进入了硅太阳能板、陶瓷超导体和生物医学植入物等尖端领域。

碳化硅接受辐照后，松散的碳原子(绿色)向结晶陶瓷颗粒之间的边界(虚线)移动

先进的多晶陶瓷大多是结晶颗粒的结合体，在微观层面上，它就像用石灰石砂浆筑起的石墙。只不过石墙的强度是由砂浆强度决定的，而陶瓷的强度是由晶界决定的。

此前，很多研究人员认为，陶瓷晶界的化学性质非常稳定。然而美国威斯康星大学麦迪逊分校的材料科学工程师们在《自然·材料》杂志中对此提出了相反的观点：重要的陶瓷材料碳化硅暴露于辐照中时，碳原子会向晶界处聚集。该发现有望帮助工程师们更好地了解陶瓷的特性，并对新一代陶瓷材料的结构进行微调。

自20世纪70年代以来，研究人员已发现了合金中存在的辐照诱导分离现象——金属原子自由地共用电子，它们能够轻易地混合或分离。当合金受到离子辐照轰击时，金属中的部分原子会脱离原来的位置，向晶界移动。如果不同类型的原子以不同速度移动，合金的化学性质就会改变。

陶瓷中的原子和与之成键的相邻原子有很强的选择性，这种原子键比金属中的原子键强得多。因此，很多研究人员认为在陶瓷中不会出现“同类型分离”现象。威斯康辛大学麦迪逊分校的材料科学与工程教授Izabela Szlufarska在仔细研究碳化硅晶界后，并没有发现这样的结果。她说：“在碳化硅中，碳和硅的比例本应非常协调，各占50%。但我们在模拟实验和晶界成像时发现，晶界处的碳浓度仅为45%。”由此可见，碳化硅可能也很容易受辐照诱导的影响。因此，Szlufarska团队用离子辐照轰击了碳化硅材料，发现在300~600摄氏度，晶界经历了碳富集过程：在这样的能量水平之下，辐照导致部分碳原子脱离原来的位置，使碳化硅结构形成空位和间隙。间隙原子迁移到晶界处，使材料的化学性质发生改变。

Szlufarska说，除了研究人员不相信陶瓷中会发生辐照分离外，他们也缺乏研究这种现象的工具。最终，在艰辛地完成了碳化硅双晶的制备后，Szlufarska团队在橡树岭国家实验室用最先进的扫描透射电镜技术，研究了晶界的化学成分。

研究人员认为，其他多晶陶瓷材料中也可能存在辐照分离现象。这个过程是一把双刃剑：一方面，辐照分离导致晶界受损或变质;另一方面，研究人员可以利用这种分离效果生产特种陶瓷，满足核能、喷气式发动机等高科技应用的需求。论文作者、宾夕法尼亚州立大学Xing Wang教授说：“辐照有可能被用作精细调整晶界的工具。这对未来材料的开发将非常有意义。”