浙江新闻客户端 记者 翁云骞 通讯员 王虎羽 高晓静

（中科院宁波材料所团队创新制备的MAX相材料）

　　金属容易导电，但不耐高温，不耐腐蚀，陶瓷耐腐蚀，却没有金属那么好的导电特性，有没有可能，把金属和陶瓷的优点，都集中到一种材料上？

　　上世纪60年代，科学家们发现了一类具有特殊功能的层状陶瓷材料，因其由元素周期表上的M、A、X三类元素构成，统称为“MAX相 ”， 独特的纳米层状晶体结构使其兼备金属和陶瓷的性能，高导电性、耐高温、抗氧化、耐辐射耐腐蚀……总之，你能想到的一切优良性能，这类材料几乎都有。但由于制备等方面的技术限制，该类材料一直没有得到更大范围的认知与应用。

　　日前，记者从中科院宁波材料所获悉，该所先进能源材料工程实验室黄庆团队创新了MAX相层状陶瓷材料的制备方法，高质量合成出 一系列新型的MAX相材料，开启了该领域研究应用新的局面，未来或可在核能存储、柔性显示、超导等领域获得良好应用前景。

（黄庆研究员，金鹭摄）

　　新方法制造的神奇材料

　　MAX相是一种人工合成的材料，M代表前过渡金属元素；A代表ⅢA和ⅣA主族元素；X代表碳或氮。某种程度上，MAX相跟石墨烯有些像。

　　“它们都是层状结构，石墨烯放大十亿万倍，我们会看到一个个碳原子均匀排列，MAX的空间群与之类似。”中科院宁波材料所黄庆研究员介绍，“与石墨烯不同的是，MAX相是由密堆的M6X八面体层和A原子层交互迭排组成。”

　　结构决定性能。独特的纳米层状晶体结构使MAX相兼备金属和陶瓷的优良性能，如高导电性、耐高温、抗氧化、耐辐射腐蚀，等等。 正是看到该类材料在众多领域的应用前景，1996年之后,这类材料相关研究在日本、欧洲和中国广泛开展。

　　这类的材料的制备一直是个难题。“通俗来说，过去主要就是像和面一样，把M、A、X三类原材料放在一起‘烧’，但是因为自然界的元 素与元素间往往存在某种‘竞争’关系，导致人工‘烧’出来的这类材料种类很少，品质也不高。”黄庆介绍。

　　黄庆所在的先进能源材料工程实验室团队是怎样做的？

　　“我们采用了全新的A位原子精确置换的合成策略。”黄庆告诉记者，“简单来说，我们先把M和X两种材料的‘骨架’搭好，然后通过某种方法，进行原子晶格位的精确置换，把我们想要的具有某种功能的A原子放进去。”

　　据介绍，这种方法不但在思路上完全超越了传统方法，而且能够以非常环保的方式进一步应用于制备其二维衍生物材料MXene。“传统方法一般要用到高毒性的氟化物，我们用的是生活中常见的氯化钠、氯化钾，整个过程十分高效、安全、绿色。”

　　创新的制备方法、灵活的A位调控，还有望让MAX相材料从单纯传统的高温结构应用拓展至高端的先进功能应用。

　　“比如金，众所周知，小颗粒的金有较高的催化活性，如果我们把金原子精确置换到MAX相中，这种材料就成了很好的催化剂。”

　　记者了解到，眼下，黄庆团队已经成功的在实验制备出了黄庆团队已经成功地在实验制备出A元素为锌的多种MAX相材料，为该领域研究开启了全新局面。

　　以前我们“借东西”研究，现在是别人找我们

　　今年是元素周期表发明150周年。在MAX相这个一度十分小众的领域，黄庆和同事们将周期表上的元素进行巧妙排列组合，收获了令世界瞩目的进展。

　　近期，黄庆和同事们将上述对MAX的研究以全文的形式发表在了国际著名化学期刊Journal of the American Chemical Society上， 引发业界振动。“经过专家组一个月的审稿，最终顺利发表，编辑评价非常高。”黄庆说。

　　相比学术上的肯定，更让黄庆在意的，是其他国家的相关科研团队对该成果的态度。

　　黄庆告诉记者，目前，他们正在跟一个法国的团队洽谈合作，美国第一个发现MAX相储能性质的团队，也很有兴趣合作。

　　“这样的情形可不多见，代表我们的自主创新又有了一个质的飞跃。”黄庆比喻道，“以前我们是被动的‘敲门借东西’研究 ，现在是别人主动找我们。这证明在材料学研究领域，中国人并不一定要依赖别人。”

　　其实，这也一直是黄庆的梦想。

　　“我一开始研究的核工业材料，多年前，福岛核泄漏，全世界都在关注结构材料的安全性。一个偶然的机会，我们发现MAX相材料的应用很丰富，很有前景，但当时条件很有限，一方面这种材料很难获取，另一方面，MAX相的材料学体系主要由外国人主导，我们去研究，会碰到不少专利陷阱。我当时就觉得，咱们必须做出自己的东西来。”

　　带着这股不服输的劲，黄庆和同事们一干就是好几年。“实验室制备只是第一步，现在，我们仍在解码这类材料的各种性能，未来会将这些新材料一个一个地推出去。”

　　材料研究引领材料应用。由于MAX相材料的外层电子比石墨烯单纯的碳更丰富，这就决定了这种材料的性质更加多元，未来的应用前 景，或许会比石墨烯更加广阔。

　　“在储能、催化、超导等领域，MAX相已经向世人展现了巨大的想象空间，接下来这几年，也许会有不少具体应用落地。”黄庆表示 。

　　（原文发布于2019年3月19日《浙江日报》浙江新闻客户端）

　　【原文链接】https://zj.zjol.com.cn/news.html?id=1159489&from=timeline