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蘭州大學(xué)（來源：蘭州大學(xué)微信公眾號）

發(fā)布時間：2021-12-02

蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李建功教授團(tuán)隊(duì)用20年時間，已經(jīng)研制出制備韌性氧化鋁陶瓷的原料——剛玉納米顆粒，該項(xiàng)進(jìn)展在2020年5月29日國際頂級學(xué)術(shù)期刊Science以評論文章形式發(fā)表，未來，無論是坦克、飛機(jī)發(fā)動機(jī)、機(jī)車床切削刀具，還是你的一顆牙齒、腫瘤治療，都可能會用到我的新生代——剛玉納米顆粒。

2020年5月29日，李建功團(tuán)隊(duì)的評論文章在Science發(fā)表，報道該團(tuán)隊(duì)先后開發(fā)的三種高效制備方法，制備的剛玉納米顆粒比表面積均高于100 ㎡/g，也高于Schüth團(tuán)隊(duì)報道的140 ㎡/g。該評論還指出，Schüth的材料其實(shí)是30-200 納米的硬團(tuán)聚體，而非13納米的納米顆粒，并分析了其顆粒粗大但比表面積較高的原因。

打開這篇李建功團(tuán)隊(duì)在Science上發(fā)表的文章，作者一欄并列寫著：李建功、蒲三旭、曹文斌、李璐、郭瑞云，后四人分別是李建功2010-2013級的博士生或碩士生。“每個人都有重要貢獻(xiàn)。”李建功說。

李建功指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

從左至右分別為蒲三旭、曹文斌、李璐、郭瑞云

團(tuán)隊(duì)目前使用的主要制備方法：將氧化鋁陶瓷粗料裝入磨料盒——用行星式球磨機(jī)磨制20小時以上得到納米級顆粒——裝入不同濃度的鹽酸中進(jìn)行分離沉降——將沉淀液放入試管——離心機(jī)離心——得到尺寸相近的納米剛玉顆粒干燥后得到粉末——將粉末裝入模具壓制——高溫煅燒——得到圓形的細(xì)晶氧化鋁納米晶陶瓷

團(tuán)隊(duì)以分散、超細(xì)、尺寸分布窄、等軸剛玉納米顆粒為原料，煅燒出致密度99.5%和平均晶粒尺寸30納米的氧化鋁陶瓷，其韌性比常規(guī)多晶氧化鋁高60%，接近鋼化玻璃。目前，團(tuán)隊(duì)正在以超細(xì)剛玉納米顆粒為原料，與國內(nèi)外合作，通過超高壓熱壓技術(shù)，朝著致密度99%以上和平均晶粒尺寸15納米以下的細(xì)晶氧化鋁納米晶陶瓷發(fā)起沖擊。

剛玉納米顆粒的成功制備，表明熱力學(xué)不穩(wěn)定的納米顆粒材料是可制備的，為今后在催化、醫(yī)學(xué)、復(fù)合材料、磨料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可能，也為韌性氧化鋁納米晶陶瓷的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。在未來，也許你手中的納米陶瓷水杯掉在地上不會摔碎；將納米剛玉顆粒涂在車床高耐磨度刀具表面，“削鐵如泥”就會變成現(xiàn)實(shí)……

誠然，從基礎(chǔ)研究走到實(shí)用材料還有很長的路需要走，但李建功心中有一個復(fù)興陶瓷技術(shù)至世界領(lǐng)先的遠(yuǎn)大夢想：中國自商代發(fā)明陶瓷技術(shù)至宋代達(dá)到頂峰，領(lǐng)先全球一千多年。如果有一天，我們把納米陶瓷也做到世界第一，那么也是為復(fù)興中華文化貢獻(xiàn)了自己的力量。