研究人员发现，用于金属的固体氧化物保护涂层，当足够薄时，会像液体一样变形，在形成时填充任何裂缝和间隙。

薄的涂层应该特别有用，以防止可以穿透大多数材料的微小分子泄漏，例如可以用于燃料电池车的氢气或者内部形成的放射性氚（重氢形式）核电站的核心。

大多数金属，除金以外，在暴露于空气和水时都会氧化。这种反应会在铁上产生锈，在银上产生锈蚀，在铜或黄铜上产生铜锈，会随着时间的推移而削弱金属并导致裂纹或结构失效。但有三种已知元素可以产生氧化物，实际上它可以作为防止任何进一步氧化的保护性屏障：氧化铝，氧化铬和二氧化硅。

麻省理工学院核材料工程和科学以及材料科学和工程教授，以及一篇描述这一新发现的论文的资深作者鞠立说：“我们试图理解为什么氧化铝和二氧化硅是特殊的氧化物，能够提供优异的耐腐蚀性。“这篇论文出现在期刊Nano Letters上。

麻省理工学院研究生杨洋领导的研究小组使用高度专业化的仪器详细观察涂有这些“特殊”氧化物的金属表面，以了解当暴露于氧气环境并处于压力下时会发生什么。虽然大多数透射电子显微镜（TEM）要求在高真空条件下对样品进行研究，但该团队使用了一种称为环境TEM（E-TEM）的修改版本，可以在有气体或液体存在的情况下对样品进行研究。该设备用于研究可能导致一种称为应力腐蚀开裂的失效过程。

一层薄薄的氧化铝将氧气（右）和两个铝金属颗粒（左）分开。随着材料被拉伸，氧化层拉长。

金属在反应堆容器内受到压力并暴露于过热蒸汽的环境中可能会受到很快的腐蚀，如果不加以保护的话。即使具有坚固的保护层，也会形成裂缝，使氧气渗透到裸露的金属表面，然后可以渗入组成大块金属材料的金属晶粒之间的界面，导致进一步的腐蚀，从而可以穿透更深并导致结构失败。“我们需要一种类似液体和抗裂的氧化物，”杨说。

事实证明，即使在室温下，如果将其制成足够薄的层，即约2至3纳米（十亿分之一米）的厚度，旧的备用涂层材料氧化铝也可以具有液体状流动行为。

“传统上，人们认为金属氧化物会变脆，并且容易破裂，”杨说，解释说没有人证明过，因为在现实条件下观察材料的行为非常困难。那就是布鲁克海文国家实验室的专门E-TEM设置，世界上只有10个这样的设备之一。“从来没有人观察到它在室温下如何变形，”杨说。

“这是我们第一次以接近原子分辨率观察到这一点，”李说。这种方法表明，当被制作得非常薄时，在应力下会破碎的通常如此脆的氧化铝层几乎与相当薄的铝金属层 - 比铝箔薄得多的层 - 变形一样。Li报道，当铝氧化物被涂覆到大块铝表面时，液态流体“保持铝覆盖”并带有保护层。

研究人员在电子透射电镜中证明，含有氧化物涂层的铝可以被拉伸至其长度的两倍以上，而不会引起任何裂缝开放。他说，即使在拉伸的应变下，氧化物“形成非常均匀的保形层，保护表面，没有晶界或裂缝”。从技术上讲，这种材料是一种玻璃，但它像液体一样移动，只要足够薄就可以完全覆盖表面。

“人们无法想象金属氧化物具有延展性，”杨说，指的是金属变形的能力，比如被拉伸成细丝。例如，蓝宝石是一种完全相同的材料形式，氧化铝，但其大块结晶形式使其成为非常坚固但易碎的材料。

自修复涂层可能有许多潜在的应用，李说，注意到它的光滑，连续的表面的优点，没有可能渗透到材料的裂缝或晶界。

该团队还包括MIT的研究子公司Akihiro Kushima，西安交通大学的Weizhong Han和Brookhaven国家实验室的Huolin Xin。这项工作得到了国家科学基金会的支持。