本报讯 近日，《国家科学评论》刊发中国科学技术大学俞书宏院士团队最新研究成果，报道了一种基于可变形微球有序组装制备高性能仿珍珠母陶瓷-金属复合材料的新策略。该材料兼具高抗弯强度与高断裂韧性，且可通过简易工艺实现大规模、多形状定制化生产，为仿珍珠母结构复合材料走向实用化提供了新路径。

贝类软体动物拥有坚固的保护外壳，这得益于其内部精妙的珍珠母结构。这种天然的纳米复合材料，由微米尺度的文石片（“砖”）与少量有机质（“泥”），通过“砖泥堆砌”的方式巧妙地结合而成。研究团队打破传统的“砖泥”分步制备思路，采用“一步乳液法”首先制备了尺寸可调的氧化铝微球，经过筛后得到粒径一致的微球并在其表面包裹镍盐层，进一步通过模具组装和热压烧结，在此过程中修饰后的复合微球被压扁成片状陶瓷，金属镍层则形成分隔结构，精准地复刻了天然珍珠母的微观“砖泥”结构（如图所示）。结构表征显示，该材料在多个尺度上得到了优化。在宏观层面，氧化铝陶瓷片与金属镍层交替排列。在微观层面，镍颗粒渗入陶瓷片内部增强韧性，同时，两相界面结合紧密。这种跨尺度协同效应使优化后的复合材料在室温下抗弯强度达到386 MPa，在600°C的高温下仍保持286.86 MPa，其断裂韧性更突破至12.76 MPa·m¹/²（室温）与12.99 MPa·m¹/²（高温）。所制备的仿珍珠母复合材料在受力发生破坏时，裂纹会沿陶瓷-金属界面发生偏转，通过能量耗散避免瞬间失效，这一特性使其在极端环境（如航天器热防护、高速冲击防护涂层）中极具应用潜力。

图.仿珍珠母陶瓷—金属复合材料的制备流程示意图。分别依次经过乳化、过筛、表面修饰和热压烧结步骤，最终制备成型。

这项研究是继该团队实现人工合成珍珠母工作的基础上，进一步将仿珍珠母结构设计理念拓展至陶瓷-金属复合材料体系，并与快速塑形制备技术相结合，为助力仿生结构材料从实验室走向实用化迈出了关键一步。

中国科学技术大学硕士研究生陆宇杰、博士后孟祥森为论文共同第一作者。俞书宏院士和茅瓅波特任教授为通讯作者

（合肥微尺度物质科学国家研究中心 化学与材料科学学院 科研部）