脆性

把金屬湯匙和陶瓷杯一起摔到磁磚地上：湯匙凹一塊，杯子碎一地。脆性就是一旦負載夠大，材料幾乎不彎折、也沒有預警地突然斷裂的傾向。脆性材料像被拉伸的彈簧那樣蓄積彈性應變，然後一次全部釋放成一道裂縫，而不像金屬或溫熱的塑膠那樣流動成新的形狀。

深層原因藏在鍵裡。在金屬中，一層層原子面能彼此滑過（差排滑移），所以金屬會降伏、會彎：它有延展性。在陶瓷中，離子-共價鍵既強又具方向性，要讓一個原子面滑過另一個，會迫使同號電荷靠攏，於是沒有輕鬆的滑移之道。當作用在最糟糕的小瑕疵上的拉力超過鍵所能承受，這個瑕疵就會在瞬間跑成一道橫貫整個零件的裂縫。關鍵是：陶瓷的強度由它既有的最糟瑕疵決定，而非由理想鍵強決定；真實陶瓷在大約其理論強度的百分之一就破裂了（這是格里菲斯 Griffith 的洞見）。這也使陶瓷抗壓（壓力會閉合瑕疵）遠比抗拉（拉力會撐開瑕疵）強，常達八到十倍。

脆性是陶瓷在工程上最大的單一限制。它意味著名義上一模一樣的零件，強度會散開：你得到的是一個分布，用韋伯統計（Weibull statistics）描述，而不是一個可靠的數字；而且較大的零件在統計上較弱，因為它更可能藏著一個大瑕疵。整個子領域都在對抗它：氧化鋯的相變韌化（一種受應力觸發的相變，會把裂縫夾緊），以及陶瓷基複合材料中的纖維強化。你無法讓陶瓷真正有延展性，但你可以讓它更韌、更寬容。