科技日?qǐng)?bào)沈陽(yáng)1月30日電 （記者郝曉明）記者30日從中國(guó)科學(xué)院金屬研究所獲悉，該所科研人員與國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)明出一種具有高輕、高強(qiáng)、高阻尼性能的仿生材料——鎂-MAX相仿生金屬陶瓷。該研究成果近日發(fā)表在《今日材料》上并已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利。
受自然界中貝殼、骨骼等天然生物材料的巧妙結(jié)構(gòu)啟發(fā)，中科院金屬所科研人員選用了兼具金屬和陶瓷特性并且與鎂界面潤(rùn)濕性良好的MAX相陶瓷作為組元，利用含氧氣氛下的可控球磨工藝，將MAX相剝離成亞微米尺度薄片，再利用真空抽濾實(shí)現(xiàn)陶瓷薄片的擇優(yōu)定向排列，從而將鎂熔體浸滲入部分燒結(jié)的多孔陶瓷骨架中，研制出具有超細(xì)尺度三維互穿類(lèi)貝殼結(jié)構(gòu)的新型鎂-MAX相仿生金屬陶瓷材料。
據(jù)介紹，新型仿生金屬陶瓷材料在密度與鋁合金相當(dāng)?shù)臈l件下（2.79g·cm^-3），其室溫壓縮與彎曲強(qiáng)度均超過(guò)1吉帕（GPa），即使在200攝氏度下，其強(qiáng)度依然接近700兆帕（MPa），均顯著高于各組元以及其他鎂—陶瓷復(fù)合材料，同時(shí)獲得了超過(guò)350MPa/g·cm^-3的超高比強(qiáng)度，高于絕大多數(shù)塊狀鎂及鎂合金、陶瓷以及其他金屬—陶瓷復(fù)合材料。
該仿生金屬陶瓷表現(xiàn)出超過(guò)單一鎂組元的優(yōu)異阻尼性能以及良好的斷裂韌性，在承載、減振等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有望應(yīng)用于航空航天、精密儀器等領(lǐng)域，且該仿生設(shè)計(jì)思路也可為開(kāi)發(fā)新型高性能金屬陶瓷材料提供有益啟示。
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