Az anyaghibát tartalmazó termékekrôl rögvest azt gondljuk, hogy törékenyek, haszontalanok. Anyaghibák ugyan a természetben is elôfordulnak, de mesterségesen is elôallíthatók. Sôt egyes anyagokat egyenesen úgy tervezhetünk, hogy kihasználjuk az ismert anyaghibákból eredô különbözô tulajdonságokat. Például a kocsik kipufogógázában levô nitrogén-oxidok mennyiségét olyan kerámia oxigénérzékelôkkel határozhatjuk meg, melyek nagyszámú anyaghibát tartalmaznak. Sok esetben már a kerámiak elôállítás során keletkeznek anyaghibák, ha az alapanyagban valamilyen kémiai változás történik, de mi magunk is elôállíthatjuk a hibákat, ha a készterméket valamely meghatározott tulajdonsággal akarjuk feluházni (ez történik a kerámia oxigénérzékelôk esetében is). A mérnök feladata éppen az, hogy kézben tartsa azokat a kémiai reakciókat, melyek a kívánt tulajdonságok kialakulásáért felelôsek.

A kémiai jellegû rácshibák atomi szintûek. Három típusuk van: hiányzó, fölösleges és eltérô atomok (pl. alumíniumatom a szilíciumatom helyén). Hogy éppen melyik típusú rácshiba fordul elô, az több tényezôtôl is függ (pl. vegyi összetétel, atomszerkezet). Ugyanezen tényezôk függvénye a hibák száma és mozgékonysága is.

A kerámiák bonyolult összetétele és anyagszerkezete miatt kísérletileg gyakran nagyon nehéz meghatározni, milyen hibák vannak az anyagban, és hogy ezek hatása hasznos avagy káros. A kutatók által hagyományosan mért, közvetlenül észlelhetô mennyiségek (pl. vezetôképesség) makroszkóposak, s belôlük az atomszerkezetre csak különbözô elméletek alkalmazásával következtethetünk. A szóba jöhetô változók nagy száma, valamint a kerámiak anyagszerkezetének bonyolultsága megnehezíti a mérési eredmények értelmezését.

Alastair N. Cormack, kerámiamérnök, egyetemi tanár, a New York State College of Ceramics at Alfred University kerámiamérnöki karának dékánja, a kristályszerkezet és a rácshibák szuperszámítógépes szimulációjával a hagyományos kísérleti módszereket kiegészítô és azokon túlmutató kutatásokat végez. Cormack – a Cornell Theory Center számítógépeinek felhasználásával – olyan modellt dolgozott ki, amely képes az anyaghibák alapvetô tulajdonságainak, fôként energiájának és szerkezetének meghatározására. A modellnek két elônye is van. Segít a keramiák angyagszerkezetének mélyebb megértésében, másrészt az eddigieknél jobb módszert kínál a meghatározott tulajdonságokkal rendelkezô angyagok elôállítására (a káros rácshibák elkerülésével).

Cormack csoportja jelenleg két olyan munkában vesz részt, amelynek során nagyon bonyolult atomszerkezetû angyagokat modelleznek szuperszámítógéppel. Az egyik projektben béta-alumínium-oxid típusú anyagok rácshibáit modellezik. Ezeket az anyagokat általában ûreszközök, villamos jármûvek és hordozható számítógépek szilárd állapotú akkumulátoraiban és a tüzelôanyag-elemekben használják . Másik feladatuk az üvegek atomszerkezetének és anyaghibáinak modellezése. Az alkalmazott jó minôségû grafika lehetôvé teszi, hogy a kutatók az anyagszerkezetét láthatóvá tegyék. A fenti számítógépes modellt alkalmazva kiszámíthatók a kísérletileg ellenôrzhetô makroszkópos tulajdonságok. Az eredmények a fény- és távmásolóban felhasznált lencseüvegek atomszerkezetének és atomi mozgásainak jobb megértéséhez vezetnek.

A számítógépes szimulációk nagy elônye, hogy elvileg az összes szerekezeti változás szisztematikusan tanulmányozható, és a kísérletileg mérhetô sajátságok minden estben kiszámíthatók. Az összes lehetséges anyaghiba szimulációjához különféle peremfeltételekkel és idôskálákon nagyszámú mikroszkopikus kölcsönhatást kell végigszámolni. Mindehhez a szuperszámítókepek nélkülözhetetlenek. Cormack és társai ma már arra is képesek, hogy a keramiák olyan tulajdonságainak atomi szintû magyarázatát adják, melyeket eddigi ismereteink szerint az anyaghibák határoztak meg.

Ez az ábra a lítium-alumínium-szilikát üveg atomszerkezetét mutatja. Az üvegek világában ez a bonyolult elrendezôdés tipikus. A különbôzô atomokat jelölô színek sokfélesége jól érzékelteti a bonyolultság azon magas fokát, melyet a számítógépek ma már képesek modellezni.