天宫二号上用的陶瓷，是从铝里“长”出来的

铝和陶瓷是两种常见的材料，但每种材料都有自己的“缺点”:陶瓷易碎，跌落时会断裂；铝非常软，当它破裂时会弯曲。

8月6日，澎湃新闻记者在上海交通大学举行的新闻发布会上了解到，新开发的纳米陶瓷铝合金既有优势，其比强度和刚度甚至超过了“太空金属”钛合金。

目前，该材料已用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等航天关键部件。未来，它将进入民用航空、汽车等领域，并有望引领轻质材料的革命。

"例如，铝是人类的肉，而陶器是生长在里面的骨头，给材料以力量."上海交通大学材料科学与工程学院教授、研究团队负责人王好为告诉《澎湃新闻》。

王好为的团队通过拉伸试验机测试了这种新型陶瓷铝材料的静态机械性能。上海交通大学制图系

将陶瓷与铝“混合”的方法说起来容易，但实际操作起来却不那么简单。

王好为介绍说，目前世界上的传统方法是将陶瓷制成颗粒或纤维，然后通过搅拌铸造或粉末冶金将其混合成铝合金，从而获得铝基复合材料。这种方法可以提高材料的强度和刚度，但会出现加工成型困难、强度和塑性差、性能不稳定等一系列问题，严重阻碍了材料的工程应用。

“由于不可能通过物理方法将陶瓷从外部混合到铝中，我们想出了另一种方法——“凭空”让陶瓷从铝中生长出来。这样，两种材料就可以兼容。如果这两种材料被制成纳米尺寸，陶瓷的性能将被添加到铝中，一种具有一体质量的新材料将被生产出来。”王好为说，他们最终采用了“原位自生技术”来控制熔体的自生过程。外部方法将陶瓷颗粒的尺寸从几十微米缩小到纳米级，突破了外部陶瓷-铝基复合材料塑性低、加工困难的应用瓶颈。

该纳米陶瓷铝合金重量轻，具有高刚性、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点。即使外力是“泰山压顶”，这种纳米陶瓷铝合金也能做到“站立不动”，可以称之为四两“承载”一千磅。

他介绍说，这种材料的开发和应用已经用了30多年。从20世纪90年代开始，我国复合材料的奠基人之一教授首次提出了“原位自生”方法。这种材料的成功开发凝聚了五代上交通大学材料人员的心血。

新陶瓷和铝材料研究团队拍摄的照片。上海交通大学制图系

“现在它已经广泛应用于军事工业。下一步是在民事领域更广泛地应用它。”王好为说。

国产大型飞机c919的总设计师吴光辉表示，上海交通大学新开发的新型陶瓷铝材料将很快应用于目前的c919，在挤压型材等方面，“主要是为了减轻重量，这优于现有的金属材料。”

吴光辉说，仍在对板材和锻件进行试点测试，以测试它们的性能。如果将来能够广泛使用，就可以替代进口材料，实现材料的国产化。

王好为表示，与钛合金和高温合金相比，铝合金的3D打印性能远远低于锻件，纳米陶瓷铝合金的3D打印组件可以达到锻件的性能。

此外，在汽车领域，转向节的应用已经通过了台架试验，内燃机活塞将很快大量生产。

中国复合材料协会副主席、西北工业大学材料科学教授程来飞对这种材料的诞生给予了高度评价。“它为航空和其他领域提供了全新的材料解决方案，甚至在某些性能上超过了钛合金。”

8月4日，安徽省淮北市人民*、上海交通大学、上海均瑶(集团)有限公司、安徽翔邦复合材料有限公司签署“四方协议”，依托上海交通大学材料科学与工程学院王好为教授团队，建设交通大学陶瓷与铝新材料创新中心。

根据新闻发布会，该中心的市场化运作将有助于新的陶瓷和铝材料在航空和汽车等超过100亿水平的行业中的应用。