日前，2025年第三期《國家科學評論》發表了中國科學技術大學俞書宏院士團隊基于鎳鹽包覆可變形氧化鋁微球的“一步乳液法”制備陶瓷金屬復合材料的新策略，通過調整微球尺寸，可以優化復合材料的微觀結構，以獲得高彎曲強度（在室溫下為386 MPa，在600℃下為286.86 MPa）和高斷裂韌性（12.76 MPa，室溫下），該策略為可行的批量生產和具有各種形狀，尺寸和原材料的Nacre樣陶瓷金屬復合材料的多合一模制開辟了一個有希望的途徑。

Al₂O₃-ni金屬陶瓷制備示意

金屬陶瓷復合材料結合陶瓷的剛度和金屬的延展性，達成一定強度和韌性之間的妥協。而珍珠母（Nacre）結構的本身材料（碳酸鈣和生物質）并不堅固，卻因其層層堆疊而達成高強高韌。受此啟發，俞書宏院士團隊基于涂覆金屬鹽的可變形陶瓷微球的組裝，開發了一種類似Nacre的Cermets的制造策略——氧化鋁微球通過有機溶劑中陶瓷漿液乳化而合成（微球表現出多孔結構），篩分后（約50nm）包覆鎳鹽（鎳鹽正是形成鎳的前體），通過模具組裝和熱壓燒結，在此過程中修飾后的復合微球被壓扁成片狀陶瓷，金屬鎳層則形成分隔結構。

CERMET樣品微觀結構分析

在宏觀層面，氧化鋁陶瓷片與金屬鎳層交替排列。在微觀層面，鎳顆粒滲入陶瓷片內部增強韌性，同時，兩相界面結合緊密。這種跨尺度協同效應使優化后的復合材料在在高低溫下均表現出較高的抗彎強度和斷裂韌性。而鎳鹽可以受到可靠的控制和更換，可以更精確地控制材料結構以及機械行為。此外，這種策略僅通過使用更多的微球和不規則形狀的模具，可實現大型Cermet的多合一制造（具有不規則形狀）。

編譯整理 YUXI