科学家发明出一种轻质、高强韧仿生金属陶瓷
来源: 新华网 发布时间:2023-02-07
新华网沈阳2月6日电(记者王莹)近日,中国科学院金属研究所刘增乾、张哲峰团队与国内外科研团队合作,发明出一种新型仿生金属陶瓷,该材料具有仿生材料优异的轻质、高强韧、高阻尼性能。
轻质高强韧高阻尼材料对于促进结构减重、保障安全服役,以及提升减振、吸能、降噪等功能至关重要,在航空航天、精密仪器等领域具有广泛应用前景。由金属和陶瓷组成的复合材料,又称金属陶瓷,有望综合陶瓷和金属的性能优势,同步获得轻质高强韧高阻尼性能。然而,现有金属陶瓷大都以强化相分散于连续基体相中,各相三维空间连通性较差,难以兼具陶瓷的高强度与金属的高韧性,同时阻尼系数普遍偏低,并且随着强度提升而进一步下降。
自然界中的贝壳、骨骼等天然生物材料各组成相在三维空间均保持连续并且相互贯穿,以此实现不同性能优势的高效结合。金属所科研人员受这种巧妙结构启发,选用兼具金属和陶瓷特性并且与镁界面润湿性良好的MAX相陶瓷作为组元,利用含氧气氛下的可控球磨工艺将MAX相剥离成亚微米尺度薄片,再通过一系列实验操作,研制了具有超细尺度三维互穿类贝壳结构的新型镁-MAX相仿生金属陶瓷材料。
该新型镁-MAX相仿生金属陶瓷在承载、减振等方面具有独特优势,有望应用于航空航天、精密仪器等领域,该仿生设计思路也可为开发新型高性能金属陶瓷材料提供有益启示。相关研究成果近期发表在《今日材料》期刊上,并且申请发明专利一项。
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