不久前，Nature發表了一項“熔鹽保護合成易氧化材料”技術成果，它可以實現在較低溫度并且不需要額外研磨的前提下制備出“高純、超細并且分散良好”的粉體原材料。目前已成功用于合成三元過渡金屬化合物MAX陶瓷（M代表早期過渡金屬，A代表13或14組元素，X代表碳或氮原子，比如Ti3SiC2，Ti2AlN4，MoAlB5）、二元碳化物（TiC）、以及海綿鈦。

該成果實現工業化應用，將極大降低如非氧化物陶瓷的燒結能耗和原材料成本，從而提升這些新材料在工業應用中的普及率。

熔鹽保護合成 流程示意圖

非氧化物陶瓷由于其高溫性能，包括優良的耐腐蝕性、剛度和輕量化，具有許多潛在的工業應用前景，然而它們的生產成本很高，比如MAX陶瓷原材料的加工溫度超過1000℃，并且需要精細研磨；此外，由于高溫下易于氧化，還需要真空或者惰性氣體氣氛下制備。

項目研究人員Apurv Dash (左) 和Jesus Gonzalez-Julian（右）

針對以上，德國于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich GmbH）的研究人員提出想法并付諸實驗。他們的這項“熔鹽保護合成/燒結”技術被稱為MS3（molten salt shielded synthesis/sintering），以金屬鈦和Ti3SiC2作為實驗對象，將前驅體封裝在溴化鉀KBr基質中，利用其在室溫下的延展性，將其壓縮到95%的相對密度，使其達到密封和隔絕空氣。最后再將混合物加熱至高溫熔融，在熔鹽浴下將前驅體燒結為海綿鈦和陶瓷相。

而研究人員只要最后將其放入水中溶解，即可除去鹽并留下高純度金屬和陶瓷樣品，鹽水中的鹽可以回收利用下次加工。研究人員稱，三升水可以制備一公斤三元過渡金屬化合物MAX陶瓷。

MS3工藝可以很好地控制樣品特性，它可以制作致密多孔的金屬樣品，以及精細的陶瓷粉末，減少了傳統加工方法所需的昂貴和能源密集的步驟。此外，與其他常用技術相比，MS3可使加工溫度降低約100℃。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-019-0328-1

YUXI 編譯