中国科学院金属研究所科研人员与国内外科研团队合作，研制出一种轻质、高强韧、高阻尼性能的仿生材料——镁-MAX相仿生金属陶瓷。该研究成果近日发表在《今日材料》上，并已申请发明专利。
镁-MAX相仿生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，其能综合陶瓷和金属的性能优势，同步获得轻质、高强韧、高阻尼性能。这些优异性能对于促进结构减重、保障安全服役，以及提升减振、吸能、降噪等功能至关重要。
受自然界中贝壳、骨骼等天然生物材料的巧妙结构启发，科研团队选用兼具金属和陶瓷特性，且与镁界面润湿性良好的MAX相陶瓷，将其剥离成亚微米尺度的薄片，利用真空抽滤实现陶瓷薄片的择优定向排列。这样一来，镁熔体就能浸渗到部分烧结的多孔陶瓷骨架中，形成类似贝壳的、具有超细尺度三维互穿结构的新型镁-MAX相仿生金属陶瓷材料。
镁-MAX相仿生金属陶瓷的微观结构、弯曲力学性能与断裂机制
该材料在密度与铝合金相当的条件下，室温压缩与弯曲强度均超过1吉帕，即使在200摄氏度条件下，强度依然接近700兆帕。同时，其拥有极高的比强度，即达到相应强度所需的材料质量极轻，高于绝大多数块状镁及镁合金、陶瓷、其他金属-陶瓷复合材料。
研究团队表示，该材料表现出超过单一镁组元的优异阻尼性能以及良好的断裂韧性，在承载、减振等方面具有独特优势，有望应用于航空航天、精密仪器等领域，且这一仿生设计思路也可为开发新型高性能金属陶瓷材料提供有益启示。
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