為了進一步節能減排，近年來，具有高強度和低密度的材料在工業上的需求日益突出。為此研究人員開發了各種先進材料，其中鎂/蛋殼複合材料尤其具有吸引力，目前已有科學家在《材料化學與物理》雜誌上發表了關於雞蛋殼對低密度複合鎂材料的影響的研究結果。
蛋殼（圖片來源: Ausra Barysiene）
為什麼要對鎂相關材料進行復合？
由於鎂合金具有高比強度和優越的阻尼能力，目前汽車和航空航天工業對鎂合金有著大量需求。不過它們在應用上也有受到一定的限制，如低耐磨性和機械強度。為此，鎂合金常用SiC、TiC 和Al2O3等元素進行增強。
儘管這些增強元素提高了複合鎂合金的耐磨性和力學效能，但同時也顯著增加了這些複合合金的產品成本。因此，人們開始將注意力轉向更低成本、更可持續的廢棄材料替代品上。
蛋殼對鎂複合材料的增強
可供選擇的廢棄物替代品有很多，包括粉煤灰、 CRT 玻璃、粉煤灰空心微珠、赤泥和蛋殼。
其中，蛋殼是最具吸引力的廢料之一，不僅密度低，含有高濃度的 Ca2O3，而且容易獲取、可持續、價格低廉。
在此之前已有文獻報道蛋殼新增劑能提高鎂合金的力學效能、阻尼效能、熱穩定性和顯微硬度，研究還表明蛋殼複合材料對鎂鋅複合材料的腐蝕效能有所提高。至於蛋殼對純鎂的影響，在上文提到的材料化學與物理研究論文也進行了研究。
研究中，科學家使用粉末冶金技術來製備這種複合材料，並且對複合材料的電化學腐蝕行為、密度、微觀結構、磨損和硬度進行了徹底的調查，還使用掃描電子顯微鏡觀察了材料的表面。
研究結果表明，蛋殼複合材料顯著提高了純鎂合金的力學效能。純鎂的磨損速率從0.034 mm3/m 降低到0.014 mm3/m。此外，在高負荷狀態下其磨損機制為分層磨損，低負荷時磨損機制為磨粒磨損。
然而，由於微電偶腐蝕，加入蛋殼顆粒對純鎂的腐蝕效能有負面影響，其主要原因是腐蝕層裂紋中滲入的氯離子加速了腐蝕過程。
鎂/蛋殼複合材料的未來
蛋殼廢料作為一種低成本的、可持續發展的材料，能夠賦予鎂合金諸如增強耐磨性等優異效能。不過顯然，要讓這種複合材料得到應用，需要做的工作還有很多，這項研究結果為進一步瞭解低成本鎂/蛋殼複合材料的可製造性提供了依據。但不可否認的是，這種材料確實存在足夠吸引人的潛力，因此可以期待更多關於其效能改進及潛在用途的研究結果出現。
粉體圈Coco編譯
來源：azom
