過渡金屬二硼化物（transition-metal diboride）

想像一個一層又一層堆疊的三明治：一片平坦的金屬原子層，接著一張平坦的硼原子蜂巢網——像一張石墨烯，只是由硼組成——然後又是金屬層，如此反覆。這種層狀堆疊，化學式為 MB2（M 為前段的過渡金屬），就是過渡金屬二硼化物。最重要的成員是二硼化鋯（ZrB2）、二硼化鉿（HfB2）與二硼化鈦（TiB2）。這個結構把三種鍵塞進同一個晶體：金屬電子海（所以會導電）、蜂巢內部強韌的硼-硼共價鍵、以及層與層之間的金屬-硼離子吸引。

正是這種三方鍵結，讓二硼化物對陶瓷而言表現得如此奇特。它們熔點高得離譜（ZrB2 約 3245 度C、HfB2 約 3380），非常硬（約 20 GPa，十億帕斯卡——衡量抗壓凹的量度），然而因為那片金屬電子海，它們導熱、導電都像金屬。最後這一點是個大禮：你可以用放電加工來成形二硼化物零件，而它的高熱傳導把熱攤開，所以在相同熔點下，它比絕緣氧化物更耐熱震。晶體屬於六方 AlB2 型——金屬平面與石墨般的硼平面交替排列。

二硼化物之所以重要，是因為它們是超高溫陶瓷的旗艦，尤其是用於高超音速前緣的 ZrB2-SiC 與 HfB2-SiC 複合材料。二硼化鈦另有用武之地，作為耐磨又導電的材料——煉鋁電解槽的陰極、裝甲磚、蒸鍍舟。老實說，它的極限與所有 UHTC 相同：除非能形成保護性玻璃，否則在約 1100 到 1600 度C 以上就會被氧化侵蝕；它的破裂韌性偏低（約 3 到 5 MPa 乘以 sqrt(m)，所以容易裂）；而它僵硬的共價鍵，使它極難在不加壓的情況下燒到全緻密。