【甬派】“超级材料”的新代表！世界首个锌MAX相材料在甬合成
甬派客户端记者 金鹭 张璟璟 通讯员 高晓静 王虎羽
一块巴掌大的压铸“饼”，如陶瓷般轻巧，又带有金属般的光泽。这种看似普通的材料，具有密度更低、稳定性更高、刚度更高的“两高一低”优势，被认为是下一轮“超级材料”的新代表。
（MAX材料制作的饼有金属光泽但和陶瓷一样轻巧）
过去，这种材料的合成一直是一大全球性难题。如今在中科院宁波材料所的技术突破下，MAX相材料的“家族成员”正不断扩充，性能不断突破，将在催化、储能、国防等多领域“大展拳脚”。
“通过MXene绿色制备技术，我们在世界上首次合成了包括锌在内的多种MAX相材料，并实现了量产。这些曾被业界称作‘不可能合成的材料’，正在宁波本土被我们逐个击破。”团队牵头人黄庆研究员告诉甬派记者。
而近日，中科院宁波材料所有关这项科研成果的论文在知名国际化学期刊journal of the american chemical society上刊发，引起了业界高度关注，多家科研机构、企业纷纷请求合作。
（MAX材料粉末）
这种材料合成的难度在哪？
黄庆告诉记者，从微观上来看，MAX相材料如同“三明治”一般，由金属、碳等三种元素呈六方晶体连接而成。
“国外通常只会将多种元素放在一起烧一烧，靠‘自然规律’决定最后产物，无法生成一些特定品类的材料。”黄庆说。比如金原子的性能稳定，就很难介入到这种材料中。这种制备方式还很不环保，用到大量氟，会造成空气污染，因此加大了材料量产的难度。
团队采用的则是一种全新的制备方法——先在十亿倍的微观层面下，制成两种原子的骨架，再精确地“嵌入”中层金属原子。
这种用金属原子“精确置换”的方式，彻底颠覆了过去“看脸”的生产方式，让金、锌等不容易与“碳骨架”形成结构的金属原子加入到了MAX相“家族”中。
此外，团队用“食盐”的原料——氯化钠作为反应物，制备过程更为环保，让材料量产成为了可能。
（MAX材料制成的饼和铁块的对比）
这种新材料的神奇功力何在？
“高铁上方接触高压电线的电弓上，用的就是MAX相材料。”黄庆说。这种材料不仅导电性好，而且耐摩擦，耐氧化，在列车高速行驶、急停进站时也不会造成‘火花带闪电’的效果，极大地保证了列车安全。
（黄庆介绍新型MAX材料）
其实，电弓上使用的还仅仅是传统的MAX材料，只发挥了其优良性能的冰山一角。
目前，美国、瑞士、法国等全球各地的顶尖科研团队都向团队抛出了“橄榄枝”，力求在新的制备方式下，实现更多应用突破。
例如，目前黄庆团队已和美国团队合作，将锌MAX相材料用于新能源汽车、手机等的储能设备中，根据测评数据来看将大大提升续航，并大幅减轻储能系统自重。
将金原子嵌入到MAX相材料结构中，还能实现强催化、耐氧化、耐酸碱等性能，甚至“复制”出生物酶的催化作用，在各大化工中大显身手。
该类材料还具有极佳的事故容错能力，在压水堆核燃料包壳涂层、钍基熔盐堆和加速器驱动新能源系统等国家重大工程可望得到应用……
据了解，MAX相材料属于层状材料应用设计与研究，是柴之芳院士为宁波材料所定下的三个技术方向之一。团队储备的大量先进技术，正在逐渐从实验室走向量产阶段，而这些材料的性能也在不断开发中，市场前景广泛。
“这是宁波首次在本土，完完全全在基础研究到制备方法‘从0到1’的材料合成，所有关键技术都将由我们一手掌握。随着装备高端化、小型化、集约化进程，全球对于MAX相材料的需求量必将爆发式增长。MAX相材料的春天才刚刚来临。”黄庆说。
（原文发布于2019年3月19日《宁波日报》甬派客户端）