近日，安徽工業大學材料科學與工程學院教授冉松林團隊分別在國際期刊《先進陶瓷(英文)》 (Journal of Advanced Ceramics)和《美國陶瓷協會會刊》《Journal of the American Ceramic Society》發表結構功能一體化復相陶瓷的最新研究成果。

據悉，碳化硼（B4C）陶瓷具有熔點高、密度低、化學穩定性強以及耐磨性好等優良性能，廣泛應用于耐磨、裝甲防護等領域。在碳化硼基體中引入第二相硼化鈦(TiB2)，形成B4C-TiB2復相陶瓷，不僅能有效提高碳化硼陶瓷的力學性能，還能顯著降低復相陶瓷的電阻率，實現結構功能一體化。然而，由于硼化鈦比碳化硼比重更大，本征硬度更低，硼化鈦的加入也增加了材料的比重，降低了材料的硬度。

經過一系列研究，冉松林團隊發現在保證高致密度和良好導電性能的前提下，降低B4C-TiB2復相陶瓷中硼化鈦的比例，可進一步滿足工業和軍工領域對超輕、超硬材料的需求。團隊通過化學反應協同基體晶粒選擇性吸收生長法，設計并制備了一種低硼化鈦含量的超輕、超硬、導電B4C-TiB2復相陶瓷，并通過探索復相陶瓷的顯微結構與其導電性能、力學性能間的關系，實現了對B4C-TiB2復相陶瓷在結構和功能性能上的可控調節。本研究為結構功能一體化材料的制備及性能研究提供了一種新的思路。

B4C-TiB2導電復相陶瓷復相陶瓷的設計原理 安徽工業大學供圖

此外，冉松林團隊還借助反應燒結在TiB2–TiC–SiC復相陶瓷中原位構建獨特的顯微結構，實現復相陶瓷的強度與韌性的同步提升，解決了陶瓷材料強度與韌性難以兼顧的難題。

以上研究工作分別得到了國家自然科學基金、安徽高效協同創新項目、安徽工業大學“青年拔尖計劃-青年學者”人才項目等支持。