展会公告

  贝类软体动物具有巩固的维护外壳，这得益于其内部精妙的珍珠母结构。这种天然的纳米复合资料，由微米标准的文石片（“砖”）与少数有机质（“泥”），经过“砖泥堆砌”的方法奇妙地结合而成。这种跨标准序构特征赋予了珍珠母超卓的强度和耐性，使其在收到外部作用力时能够有显着效果地地吸收和涣散能量，展现出逾越其单一组分的杰出力学性能，有望使用于轻量化结构复材、防护配备等范畴。但是，要完成大标准、形状可控的出产，并满意杂乱的工程需求，仍面对许多技能应战。

  2025年3月，《国家科学谈论》（National Science Review）以“Scalable and shapable nacre-like ceramic-metal composites based on deformable microspheres”为题，刊发我国科学技能大学俞书宏院士团队最新研讨成果，报导了一种根据可变形微球有序拼装制备高性能仿珍珠母陶瓷—金属复合资料的新策略。该资料兼具高抗弯强度与高断裂耐性，且可经过简易工艺完成大规模、多形状定制化出产，为仿珍珠母结构复合资料走向实用化供给了新途径。

  图1.仿珍珠母陶瓷—金属复合资料的制备流程示意图。别离顺次经过乳化、过筛、外表润饰和热压烧结进程，终究制备成型。

  研讨团队打破传统的“砖泥”分步制备思路，选用“一步乳液法”首要制备了标准可调的氧化铝微球，经过筛后得到粒径一起的微球并在其外表包裹镍盐层，进一步经过模具拼装和热压烧结，在此进程中润饰后的复合微球被压扁成片状陶瓷，金属镍层则构成分隔结构，精准地复刻了天然珍珠母的微观“砖泥”结构（图1）。结构表征显现，该资料在多个标准上得到了优化。在微观层面，氧化铝陶瓷片与金属镍层替换摆放（图2a）。在微观层面，镍颗粒进入陶瓷片内部增强耐性（图2b），一起，两相界面结合严密（图2c）。这种跨标准协同效应使优化后的复合资料在室温下抗弯强度到达386 MPa，600°C高温下仍坚持286.86 MPa(图2d)。其断裂耐性更打破至12.76 MPa·m¹/²（室温）与12.99 MPa·m¹/²（高温）（图2e）。所制备的仿珍珠母复合资料在受力产生损坏时，裂纹会沿陶瓷-金属界面产生偏转，经过能量耗散防止瞬间失效，这一特性使其在极点环境（如航天器热防护、高速冲击防护涂层）中极具使用潜力。

  图2.仿珍珠母陶瓷—金属复合资料的多标准结构及高低温力学性能。（a）抛光后的仿珍珠母陶瓷金属复合资料的扫描电镜相片；（b）金属镍进入到陶瓷片层中的扫描电镜相片；（c）金属镍和陶瓷界面的高分辩透射电镜相片；（d）不同陶瓷片巨细的复合资料在高低温下的裂纹扩展进程R曲线；（e）不同陶瓷片巨细的复合资料在高低温下的曲折强度。

  这项研讨是继该团队完成人工合成珍珠母作业的基础上（Science2016,354,107），进一步将仿珍珠母结构设计理念拓宽至陶瓷—金属复合资料系统，并与快速塑形制备技能相结合，为助力仿生结构资料从实验室走向实用化迈出了要害一步。

  我国科学技能大学硕士研讨生陆宇杰、博士后孟祥森为论文一起榜首作者。我校俞书宏院士和茅瓅波特任教授为通讯作者。该研讨得到了我国科学院战略性先导研讨方案、新柱石研讨员项目、国家自然科学基金、安徽省严重基础研讨方案和我国博士后科学基金会等赞助。