日前，2025年第三期《國家科學(xué)評論》發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)基于鎳鹽包覆可變形氧化鋁微球的“一步乳液法”制備陶瓷金屬復(fù)合材料的新策略，通過調(diào)整微球尺寸，可以優(yōu)化復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，以獲得高彎曲強(qiáng)度（在室溫下為386 MPa，在600℃下為286.86 MPa）和高斷裂韌性（12.76 MPa，室溫下），該策略為可行的批量生產(chǎn)和具有各種形狀，尺寸和原材料的Nacre樣陶瓷金屬復(fù)合材料的多合一模制開辟了一個有希望的途徑。

Al₂O₃-ni金屬陶瓷制備示意

金屬陶瓷復(fù)合材料結(jié)合陶瓷的剛度和金屬的延展性，達(dá)成一定強(qiáng)度和韌性之間的妥協(xié)。而珍珠母（Nacre）結(jié)構(gòu)的本身材料（碳酸鈣和生物質(zhì)）并不堅(jiān)固，卻因其層層堆疊而達(dá)成高強(qiáng)高韌。受此啟發(fā)，俞書宏院士團(tuán)隊(duì)基于涂覆金屬鹽的可變形陶瓷微球的組裝，開發(fā)了一種類似Nacre的Cermets的制造策略——氧化鋁微球通過有機(jī)溶劑中陶瓷漿液乳化而合成（微球表現(xiàn)出多孔結(jié)構(gòu)），篩分后（約50nm）包覆鎳鹽（鎳鹽正是形成鎳的前體），通過模具組裝和熱壓燒結(jié)，在此過程中修飾后的復(fù)合微球被壓扁成片狀陶瓷，金屬鎳層則形成分隔結(jié)構(gòu)。

CERMET樣品微觀結(jié)構(gòu)分析

在宏觀層面，氧化鋁陶瓷片與金屬鎳層交替排列。在微觀層面，鎳顆粒滲入陶瓷片內(nèi)部增強(qiáng)韌性，同時，兩相界面結(jié)合緊密。這種跨尺度協(xié)同效應(yīng)使優(yōu)化后的復(fù)合材料在在高低溫下均表現(xiàn)出較高的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性。而鎳鹽可以受到可靠的控制和更換，可以更精確地控制材料結(jié)構(gòu)以及機(jī)械行為。此外，這種策略僅通過使用更多的微球和不規(guī)則形狀的模具，可實(shí)現(xiàn)大型Cermet的多合一制造（具有不規(guī)則形狀）。

編譯整理 YUXI