熱膨脹微裂（thermal-expansion microcracking）

想像一幅馬賽克，每一塊磁磚由略微不同的材料製成、全部黏合在一起，然後把整片面板冷卻。想大幅收縮的磁磚拉扯著只想略微收縮的磁磚，磚縫間的填料因此承受應力；冷卻得夠多，填料就裂開。由異向性晶粒構成的多晶陶瓷，在從窯中冷卻時對自己做的正是這件事。結果是沿晶界形成一片細小裂縫的網絡——熱膨脹微裂——這些裂縫在完全沒有外加負載的情況下自發產生。

驅動力是相鄰晶粒間膨脹不匹配所造成的殘留應力，其量級約為（delta alpha）乘以（delta T）乘以 E，其中 delta alpha 是膨脹係數差、delta T 是冷卻溫度範圍、E 是彈性模數。以這種方式儲存的彈性能隨晶粒尺寸增大，而撐開一條晶界裂縫所需的能量卻不隨之增大。因此存在一個臨界晶粒尺寸：低於它，細晶能維持完整；高於它，儲存的能量就足以迸開微裂。這就是為什麼粗晶的二氧化鈦、石墨或鈦酸鋁會微裂，而同一材料的細晶版本卻保持完好。異向性決定它是否可能發生；晶粒尺寸決定它是否真的發生。

微裂是雙面刃。它會降低強度、剛性與熱傳導，因為裂縫既是弱點也會散射聲子——若你想要一個強而緻密的零件，它就是不折不扣的缺陷。但它也可能是恩賜：裂縫網絡讓坯體以開合而非累積應力的方式來容納膨脹不匹配，使整體膨脹趨近於零，並鈍化、攔阻任何新裂縫。鈦酸鋁與堇青石系坯體正是憑此獲得非凡的抗熱震性，這也是為什麼必須承受劇烈加熱的柴油微粒濾芯與蜂巢觸媒載體，會選用微裂陶瓷作為材料。