“中科院”金属所研发出新型仿生金属”“陶瓷，它的用途何在？

中国科学院金属研究所的研究人员与国内外研究团队合作，开发出一种轻质、高韧性、高阻尼性能的仿生材料——镁-MAX类金属陶瓷。该研究成果近日发表在《今日材料》上，并已申请了一项发明专利。

陶瓷材料之间比较

Mg -MAX类金属陶瓷的力学性能及其与其他材料的比较，由金属和陶瓷组成的复合材料，又称金属陶瓷，可以结合陶瓷和金属的性能优势，同时获得轻质、高韧性和高阻尼性能。这些优异的性能对于促进结构减重、保证使用安全、提高减振、吸能、降噪等功能非常重要。

受自然界中贝壳、骨骼等天然生物材料的巧妙结构启发，研究团队选择了兼具金属和陶瓷特性、与镁润湿性良好的MAX-phase陶瓷，将其剥离成亚微米尺度的薄片，并利用真空过滤实现陶瓷薄片的最优定向排列。这样，镁熔体就可以渗透到部分烧结的多孔陶瓷骨架中，形成一种新的具有超细尺度三维互穿结构的镁-MAX类金属陶瓷材料，类似于一个壳体。

仿金属陶瓷优点

镁-马克斯类金属陶瓷的显微组织、弯曲力学性能及断裂机制，在材料密度与铝合金相当的情况下，室温下的压缩和弯曲强度均超过1千兆帕斯卡，即使在200摄氏度下，强度仍接近700兆帕。同时具有极高的比强度，即达到相应强度所需的材料质量极轻，高于大多数块体镁及镁合金、陶瓷等金属陶瓷复合材料。

适用的领域

研究团队表示，这种材料表现出优于单一镁成分的优异阻尼性能和良好的断裂韧性，在承载和减振方面具有独特优势，有望应用于航空航天、精密仪器等领域，而这种仿生设计思想也可以为开发新型高性能金属陶瓷提供有益启示。科技日报沈阳1月30日电(记者郝晓明)30日，记者从中科院金属所获悉，该所科研人员与国内外科研团队合作，发明了一种具有高轻质、高强度、高阻尼性能的仿生材料——镁-MAX类金属陶瓷。该研究成果近日发表在《今日材料》上，并已申请发明专利。

仿金属性能

受自然界中贝壳、骨骼等天然生物材料的巧妙结构启发，中科院金属所研究人员选择了兼具金属和陶瓷特性、与镁润湿性良好的MAX-phase陶瓷作为组分。利用含氧气氛下的可控球磨工艺，将MAX相剥离成亚微米级片状，然后通过真空过滤使陶瓷片择优取向排列，使镁熔体渗入部分烧结的多孔陶瓷骨架中，开发出一种具有超细尺度三维互穿壳状结构的新型镁-MAX仿生金属陶瓷材料。

据介绍，新型仿生金属陶瓷材料在密度与铝合金(2.79g cm^-3 3)相当的条件下，其室温压缩和弯曲强度均超过1 GPa，即使在200摄氏度下，其强度仍接近700 MPa，明显高于其他部件和其他镁-陶瓷复合材料，同时获得了350 MPa/g·cm-1以上的强度。

仿生金属陶瓷表现出优于单一镁组分的优异阻尼性能和良好的断裂韧性，在承载、减振等方面具有独特的优势。有望应用于航空航天、精密仪器等领域，仿生设计思想也可为开发新型高性能金属陶瓷材料提供有益启示。