兰州化物所与香港城市大学携手 “超耐磨”高温材料取得突破性进展

　　近日，中国科学院兰州化学物理研究所与香港城市大学的科研团队携手合作，在“超耐磨”高温材料方面取得了重大突破。他们研发出一种全新的“高熵纳米复合材料”，就像给金属材料穿上了一层“超耐磨战甲”，使其在高温下也能保持优异的性能。

　　在航空发动机、燃气轮机等高温环境中，材料的摩擦和磨损一直是困扰工程师的难题。高温下，传统金属材料容易“软化”和“生锈”，导致快速损坏。如何让材料在1000摄氏度的高温下既“滑溜”又“抗磨”，一直是科学家们努力攻克的难关。为了解决这个问题，兰州化物所与香港城大的研究团队提出了一个巧妙的解决方案：打造一种“晶体—非晶”混合结构，并在材料表面形成一层“梯度纳米氧化层”。

　　“高熵纳米复合材料”的核心秘密在于其精巧的结构设计。它并非单一的金属，而是由多种金属元素混合而成，形成一种复杂的“鸡尾酒”结构，被称为“高熵合金”。更厉害的是，这种材料还包含着大量的纳米级微小颗粒，就像“水泥”中的“沙子”，能够进一步增强材料的强度和韧性。当这种材料在1000摄氏度高温下进行摩擦时，它的表面还会“自我修复”，形成一层特殊的“釉质层”。这层釉质层具有特殊的梯度结构，就像一层“铠甲”，从表面到内部，晶粒尺寸逐渐增大，能够有效地缓解摩擦产生的应力，避免材料开裂和磨损。通过这种精巧的结构设计和“自我修复”机制，这种高熵纳米复合材料在1000摄氏度高温下获得了稳定的负磨损率与0.26的低摩擦系数，刷新了金属基抗磨材料的高温性能纪录。

　　这项突破性的研究成果为高温摩擦学材料的设计提供了全新的思路。它可以应用于燃气轮机、高速轴承、航空热端部件等高温机械系统中，甚至可以应用于核能装备、空间探测器及高温模具等需要长寿命服役的关键部件制造中，从而提升我国高端装备在极端条件下的可靠性。相关研究成果已发表在国际顶级复合材料领域期刊上。（记者 郑魁）