“我”是誰？

“我”屬于材料家族的一份子，比塑料硬朗，比木頭光滑，比金屬耐腐蝕、抗氧化、耐高溫；我在人們的生活中無處不在，我就是現代社會生產生活最常用到的三大材料之一——陶瓷。

氧化鋁陶瓷是我們家族中綜合性能最好、價格最低、最常用的一種。阿爾法氧化鋁，也叫剛玉，是大塊氧化鋁熱力(li)學上最穩定的(de)一種。

正如人無完人，“我”也有(you)自己(ji)的弱點(dian)，你們口中的“碰瓷兒”“瓷娃娃”，不(bu)都(dou)是在說我脆弱易碎、韌性不(bu)足(zu)嗎？

不過你們也許吐槽不了太久了，“我”聽說蘭州大學物理科學與技術學院李建功教授團隊用20年時間，已經研制出制備韌性氧化鋁陶瓷的原料——剛玉納米顆粒(li)，該項進展在2020年5月29日國(guo)際(ji)頂級學術期刊Science以評(ping)論文章(zhang)形式(shi)發表(biao)（原文地(di)址

//science.sciencemag.org/content/368/6494/eabb0142.full）。

未來，無(wu)論是(shi)坦克、飛機(ji)(ji)發動(dong)機(ji)(ji)、機(ji)(ji)車(che)床(chuang)切削刀(dao)具，還(huan)是(shi)你的一顆(ke)牙(ya)齒、腫瘤治療，都可能(neng)會(hui)用(yong)到(dao)我(wo)的新生代(dai)——剛玉納(na)米顆(ke)粒。

如果國際權威都否定了，還敢開始嗎？

這篇評(ping)論(lun)源自2019年10月，李建(jian)功在Science上看到(dao)一篇德國馬普學會煤炭研究(jiu)(jiu)所所長、德國自然科(ke)學研究(jiu)(jiu)基金會副主(zhu)席、催化(hua)及材料研究(jiu)(jiu)領域知(zhi)名科(ke)學家(jia)Ferdi Schüth教(jiao)授團(tuan)隊(dui)(dui)的論(lun)文。該論(lun)文報(bao)道，此團(tuan)隊(dui)(dui)研制(zhi)(zhi)成功比(bi)表面積(ji)140㎡/g、平均顆(ke)(ke)粒(li)(li)尺寸(cun)13納(na)米的剛(gang)玉納(na)米顆(ke)(ke)粒(li)(li)；并宣稱至今尚無(wu)人制(zhi)(zhi)備(bei)出比(bi)表面積(ji)高于(yu)100 ㎡/g的剛(gang)玉納(na)米顆(ke)(ke)粒(li)(li)。而(er)納(na)米陶瓷(ci)顆(ke)(ke)粒(li)(li)領域的共識是：比(bi)表面積(ji)越(yue)(yue)大、顆(ke)(ke)粒(li)(li)尺寸(cun)越(yue)(yue)小，催化(hua)性能(neng)越(yue)(yue)好(hao)，致密化(hua)得到(dao)的陶瓷(ci)性能(neng)也越(yue)(yue)好(hao)。

李建功有(you)點納(na)悶(men)，自己的(de)(de)團隊已在(zai)2015至(zhi)2018年(nian)先后研制出(chu)尺寸小于5納(na)米、比(bi)(bi)表面積(ji)161 m2/g至(zhi)253 ㎡/g的(de)(de)剛玉納(na)米顆(ke)粒。要(yao)不要(yao)否定(ding)一位高比(bi)(bi)表面積(ji)催化材料領(ling)域權威“大神”的(de)(de)研究結論？李建功從去年(nian)10月猶豫(yu)到今(jin)年(nian)1月，眼見(jian)Science關于學術論文三個月評論期的(de)(de)時限越(yue)來越(yue)近(jin)，他終(zhong)于下定(ding)決(jue)心，抱著對科學負(fu)責的(de)(de)態度，用自己團隊的(de)(de)成果否定(ding)了Schüth團隊的(de)(de)結論。

2020年(nian)5月29日，李建功團隊的(de)評(ping)論文章在Science發表(biao)，報道(dao)該團隊先后開發的(de)三種高效制備方法，制備的(de)剛玉納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒比表(biao)面(mian)積(ji)均高于100 ㎡/g，也高于Schüth團隊報道(dao)的(de)140 ㎡/g。該評(ping)論還指(zhi)出，Schüth的(de)材料(liao)其(qi)實是30-200 納(na)(na)米(mi)(mi)的(de)硬團聚體，而非13納(na)(na)米(mi)(mi)的(de)納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒，并分析了其(qi)顆粒粗大(da)但比表(biao)面(mian)積(ji)較高的(de)原因。

這是李建功團隊第(di)二次(ci)對Science刊登的內容(rong)發(fa)起(qi)挑戰，關于(yu)剛玉(yu)納(na)米(mi)顆粒研(yan)究(jiu)，他的故事(shi)還(huan)要從(cong)23年前講起(qi)。

1997年，科研成果(guo)突出的李建功(gong)評上了教授。他(ta)決定不能這么(me)玩(wan)了，“人生很短暫，總要搞(gao)點有意(yi)義(yi)的真研究。”

2010年H. Gleiter院士訪問蘭州大學時與李建功團隊的合影

那年，本科期間(jian)學(xue)習金(jin)屬材(cai)料(liao)(liao)，80年代師從國際著名材(cai)料(liao)(liao)科學(xue)家、納(na)(na)米(mi)材(cai)料(liao)(liao)研(yan)究(jiu)領域開創者、德國科學(xue)院院士H. Gleiter教(jiao)授的(de)李建(jian)功，無意間(jian)看到Science發表的(de)普林斯頓(dun)大學(xue)Navrotsky團隊的(de)一(yi)篇論文，上面(mian)寫道：阿爾法氧化鋁（剛玉(yu)），當比(bi)表面(mian)積高于100 ㎡/g，或顆(ke)粒尺寸小于15納(na)(na)米(mi)時，成為(wei)熱力學(xue)非穩定相，這成為(wei)了剛玉(yu)納(na)(na)米(mi)顆(ke)粒制備(bei)的(de)瓶頸(jing)和“魔(mo)咒”，很多(duo)人嘗試多(duo)年都(dou)無法突破。

“熱力學上不穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)東西幾乎是沒法做的(de)(de)(de)(de)”，這個(ge)結論(lun)讓很多從事這個(ge)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)科研(yan)工(gong)作者先后(hou)放棄。但深受導師Gleiter院(yuan)士熏陶的(de)(de)(de)(de)李建功擁有一種(zhong)逆向(xiang)思維，“Science否定(ding)了(le)的(de)(de)(de)(de)領(ling)域肯定(ding)是很難突破的(de)(de)(de)(de)，通常(chang)人(ren)不會(hui)選擇，這對我(wo)來(lai)說就是一個(ge)無人(ren)競爭的(de)(de)(de)(de)好機(ji)會(hui)，我(wo)不需要(yao)和他人(ren)比速度。更重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)是，如果(guo)開發出剛玉納米顆(ke)粒，這件事本(ben)身就非常(chang)有價值。哪(na)怕最后(hou)我(wo)失(shi)敗了(le)，失(shi)敗本(ben)身也是一種(zhong)成(cheng)果(guo)。”

曾以(yi)逆向思維提(ti)出了納(na)(na)米(mi)晶材料、納(na)(na)米(mi)玻(bo)璃偉大構想(xiang)(xiang)的(de)Gleiter院士聽到李建功的(de)這個(ge)想(xiang)(xiang)法，非常支持，這也成(cheng)為他對剛玉納(na)(na)米(mi)顆(ke)粒死磕到底的(de)動(dong)力和決(jue)心。春(chun)去秋來，送走20屆學生，李建功帶(dai)領(ling)團隊一走就(jiu)走了7000多個(ge)日(ri)夜。

這條沒人走的路，到底難在哪？

要(yao)想得到15納(na)米(mi)以下的(de)更小的(de)剛玉納(na)米(mi)顆粒，有人可能會說，那直接粉碎(sui)就好啊(a)，這有什(shen)么難的(de)？

但你不知道的(de)是，當剛玉(yu)納米顆(ke)粒尺寸小于15納米時，每個顆(ke)粒因為(wei)表面能過高，就變成了(le)一(yi)個個活躍的(de)“熊孩子”，在一(yi)起“抱團兒”。它們(men)“親密(mi)無(wu)間”，怎么拽也拽不開，專業術(shu)語稱(cheng)之為(wei)燒結或硬團聚(ju)。科(ke)學家們(men)怎么“拉(la)扯”它們(men)也“扯”不開，得不到(dao)分散的(de)顆(ke)粒，也就不能用(yong)來制造(zao)性(xing)能優異的(de)氧化鋁陶瓷。

這20多年的“死胡同(tong)”研究之路，李建功把它分成三(san)個階段：

“面(mian)多(duo)(duo)了加(jia)水，水多(duo)(duo)了加(jia)面(mian)。1998年(nian)到2003年(nian)我們就在(zai)瞎試(shi)，把前人所有(you)可能的(de)方法都試(shi)一遍(bian)，發現一轉變成(cheng)阿爾法相就團(tuan)聚成(cheng)大顆粒。看來(lai)Science說的(de)可能是(shi)真的(de)。”李建功(gong)說，“2003-2008年(nian)，我們才漸漸有(you)了思路，就是(shi)通(tong)過第(di)二相包覆來(lai)降低(di)剛(gang)玉(yu)表面(mian)能，或者(zhe)提供(gong)充足能量(liang)讓(rang)剛(gang)玉(yu)納(na)米顆粒在(zai)非平(ping)衡(heng)條件下(xia)形成(cheng)。”

李(li)建功口中的(de)(de)(de)(de)“第(di)(di)二相(xiang)(xiang)包(bao)覆降低(di)表(biao)面能”指(zhi)的(de)(de)(de)(de)是，讓剛(gang)玉納(na)米(mi)顆粒(li)形成(cheng)時被(bei)另一相(xiang)(xiang)包(bao)圍著，這樣剛(gang)玉納(na)米(mi)顆粒(li)的(de)(de)(de)(de)自由表(biao)面就(jiu)(jiu)變成(cheng)了與另一相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)界面，選擇合適的(de)(de)(de)(de)第(di)(di)二相(xiang)(xiang)，就(jiu)(jiu)可使(shi)這個界面能低(di)于剛(gang)玉的(de)(de)(de)(de)表(biao)面能。

“這(zhe)就好像(xiang)疫(yi)情(qing)期(qi)間的居家隔(ge)(ge)離。”如把表面(mian)能很高的15納米以(yi)下的剛玉納米顆粒比作(zuo)“熊(xiong)孩子(zi)”，疫(yi)情(qing)期(qi)間把這(zhe)些(xie)愛扎(zha)堆的“熊(xiong)孩子(zi)”隔(ge)(ge)離在(zai)家，那(nei)么(me)它們不就抱不了團兒(er)了嗎？但是(shi)用什么(me)來充當隔(ge)(ge)離相(xiang)呢(ni)？這(zhe)是(shi)第(di)一個問題。

通過觀察可以發現，日常生活中，一條河流的上游多為體積大的石塊，到了中游因為水流沖刷導致石塊碰撞碎裂成小塊鵝卵石，到了下游則會撞擊沖刷形成更小的細沙。在實驗室中，磨制剛玉納米顆粒的行星式球磨機就運(yun)用了這個原(yuan)理，通過硬球的撞擊，把剛玉(yu)粉碎成納米級的顆粒。

正如在(zai)(zai)(zai)河水的沖擊下(xia)會(hui)產生大小不一(yi)的石塊(kuai)、鵝卵石和砂礫(li)，在(zai)(zai)(zai)球磨機的作用下(xia)，收集起(qi)來(lai)的剛(gang)玉納米陶瓷(ci)顆粒的尺寸大小會(hui)差異很大。當它們混在(zai)(zai)(zai)一(yi)起(qi)，如何把大小相(xiang)近的顆粒分別收集起(qi)來(lai)？這(zhe)是(shi)第二個(ge)問題(ti)。

黑暗中摸索，這條路終于走通了！

從左至右分別為蒲三旭、曹文斌、李璐、郭瑞云

打開這篇李建功(gong)團(tuan)隊在Science上發(fa)表的(de)文(wen)章(zhang)，作者一欄并列(lie)寫著：李建功(gong)、蒲三旭、曹文(wen)斌、李璐、郭瑞云(yun)，后(hou)四人分別是李建功(gong)2010-2013級(ji)的(de)博士(shi)生或碩士(shi)生。“每個(ge)人都有(you)重要貢獻(xian)。”李建功(gong)說。

最初(chu)，雖然(ran)有思(si)路，甚至思(si)路正(zheng)確，但效果(guo)卻不如(ru)人(ren)意。2008-2013年間，多名研究生(sheng)按(an)照(zhao)李建功的思(si)路做實驗(yan)，卻只得(de)到了15納米以上的顆粒。

2013年6月(yue)的一天，蒲三旭隨手將離(li)心分離(li)后看似清(qing)澈無(wu)物的離(li)心清(qing)液(ye)倒入(ru)用過的廢(fei)鹽酸燒杯中，原本(ben)清(qing)澈的廢(fei)液(ye)突然變成乳(ru)白色，沒想到這(zhe)一次意外竟成為了團隊科研突破的重大(da)轉折點(dian)。

蒲(pu)三(san)旭興奮地說(shuo)：“原(yuan)來(lai)李老(lao)師(shi)的(de)思路是(shi)對的(de)，前面(mian)很多師(shi)兄師(shi)姐(jie)沒有(you)離(li)心得到(dao)細(xi)小(xiao)(xiao)納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒(li)(li)(li)，是(shi)因為顆粒(li)(li)(li)懸(xuan)浮(fu)在液(ye)體中，由(you)于表面(mian)有(you)雙電(dian)層互相(xiang)排斥，非常穩(wen)定。加(jia)入鹽(yan)酸，顆粒(li)(li)(li)表面(mian)的(de)雙電(dian)層被(bei)破壞，這些(xie)細(xi)小(xiao)(xiao)的(de)納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒(li)(li)(li)就都(dou)沉(chen)(chen)淀出來(lai)了。既然濃鹽(yan)酸可也讓大小(xiao)(xiao)不同的(de)所有(you)納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒(li)(li)(li)沉(chen)(chen)降，如果用不同濃度的(de)鹽(yan)酸，是(shi)不是(shi)可以(yi)讓不同尺(chi)寸(cun)的(de)納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒(li)(li)(li)沉(chen)(chen)降呢？”蒲(pu)三(san)旭和李璐果然實(shi)驗證實(shi)了這一猜想(xiang)，這種方法被(bei)稱為“分(fen)級聚沉(chen)(chen)法”。

2013年前后，團隊(dui)這(zhe)條路不(bu)僅(jin)走通了，在李建功的(de)指導(dao)下，四位蘭(lan)大材料科學與工(gong)程專業的(de)研(yan)究生還探索出幾條制備細小(xiao)剛玉納米(mi)顆粒的(de)路徑。

在物理(li)樓(lou)的實驗(yan)室里時常上演著二重奏：這邊量杯(bei)、試管(guan)、干燥箱叮(ding)當作響；那邊高能球(qiu)磨“磨房”中，氧化(hua)鐵粉(fen)、鋁(lv)粉(fen)和氧化(hua)鋁(lv)粗料彼(bi)此一(yi)磨就是(shi)20多個小時。

曹文(wen)(wen)斌(bin)、郭瑞云開發的是共沉(chen)淀(dian)-煅燒-選(xuan)擇腐蝕(shi)法(fa)，通過液相化學反應，發生(sheng)共沉(chen)淀(dian)，制(zhi)備剛玉納米顆粒。“用氧化鐵做隔(ge)離相。”2012年，當時(shi)還在讀(du)研(yan)二的曹文(wen)(wen)斌(bin)翻閱大量文(wen)(wen)獻(xian)后提出自己的想(xiang)法(fa)。

郭瑞云回(hui)憶：“前人采用的(de)隔離相(xiang)一(yi)般都是有機物，高溫下就分(fen)解(jie)了(le)(le)，剛玉納(na)米(mi)顆(ke)粒又會(hui)團聚在一(yi)起(qi)，氧化(hua)鐵高溫下不會(hui)分(fen)解(jie)，煅燒時氧化(hua)鐵首先形成(cheng)，會(hui)為剛玉顆(ke)粒的(de)成(cheng)核提供模板(ban)，又能(neng)把剛玉顆(ke)粒隔開，這(zhe)樣就不會(hui)有團聚現(xian)象了(le)(le)。”利用化(hua)學法，他們得到平均(jun)尺(chi)寸(cun)9納(na)米(mi)、尺(chi)寸(cun)分(fen)布2-27納(na)米(mi)、比表面(mian)積161㎡/g的(de)剛玉納(na)米(mi)顆(ke)粒。

李建功指導學生進行實驗

曹(cao)文斌、郭瑞云的(de)化學法找到了“隔離(li)神器”，蒲三旭、李璐(lu)又開發出更(geng)高效的(de)球磨法。

“將(jiang)氧化(hua)鐵(tie)(tie)粉和鋁放到(dao)球(qiu)磨機(ji)里球(qiu)磨，發生氧化(hua)還原(yuan)反應，就會(hui)形(xing)成鐵(tie)(tie)包覆的(de)剛(gang)玉(yu)納(na)米顆粒(li)，鐵(tie)(tie)和剛(gang)玉(yu)的(de)界面(mian)能較(jiao)低，有利(li)于剛(gang)玉(yu)形(xing)成，又能把剛(gang)玉(yu)納(na)米顆粒(li)隔(ge)開，使剛(gang)玉(yu)納(na)米顆粒(li)不會(hui)團聚長大。再用酸把鐵(tie)(tie)腐蝕掉，就得到(dao)我們需要的(de)分散(san)剛(gang)玉(yu)納(na)米顆粒(li)了。”李璐說。

“2-27納米”是(shi)化(hua)學(xue)沉淀(dian)法制備(bei)出(chu)的(de)較為(wei)均勻(yun)的(de)剛玉(yu)納米顆(ke)粒(li)(li)的(de)尺寸(cun)；“2-250納米”是(shi)機械化(hua)學(xue)法制備(bei)的(de)剛玉(yu)納米顆(ke)粒(li)(li)的(de)尺寸(cun)分布，比化(hua)學(xue)法的(de)尺寸(cun)范圍寬了10倍！仿佛“大珠小珠落玉(yu)盤(pan)”。怎樣把相近的(de)顆(ke)粒(li)(li)分別分離(li)出(chu)來(lai)呢？這(zhe)時候蒲三旭開發(fa)的(de)分級聚沉法就派上用場(chang)，可以從尺寸(cun)分布很(hen)寬的(de)納米顆(ke)粒(li)(li)中(zhong)分離(li)出(chu)尺寸(cun)分布窄的(de)納米顆(ke)粒(li)(li)。

2016年，李璐又開(kai)發出了直接(jie)球磨法，以粗大(da)的微米(mi)級剛玉粉體為原料，直接(jie)高能球磨，再經酸洗，得到(dao)8納米(mi)的剛玉納米(mi)顆(ke)粒，經驗證這也是最簡(jian)捷高效的一種方法。

團隊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(yong)行(xing)星(xing)式球(qiu)磨機磨制(zhi)20小時以上得(de)(de)到(dao)納米級顆(ke)粒——裝(zhuang)入不(bu)同濃度(du)的鹽酸中進行(xing)分離沉降(jiang)——將沉淀液放入試管——離心機離心——得(de)(de)到(dao)尺寸(cun)相近的納米剛玉顆(ke)粒干燥(zao)后得(de)(de)到(dao)粉末(mo)——將粉末(mo)裝(zhuang)入模具(ju)壓制(zhi)——高溫煅燒——得(de)(de)到(dao)圓形(xing)的細(xi)晶(jing)(jing)氧(yang)化鋁(lv)納米晶(jing)(jing)陶瓷

20年才出成果，未來還要走多久？

“十幾年(nian)如一(yi)日地在黑暗中前(qian)行，有(you)時(shi)候(hou)連曙光(guang)都看不見。我(wo)(wo)是(shi)茫然，學生是(shi)隨時(shi)想放棄，有(you)時(shi)候(hou)我(wo)(wo)也不知道自己是(shi)怎么堅持下來的。”李建功回憶道。

從1998年(nian)幾(ji)百(bai)納米大小的剛(gang)玉硬團聚(ju)，到(dao)2017年(nian)改進(jin)球(qiu)磨(mo)工藝，團隊真正(zheng)分離出尺寸(cun)4.8納米、純度99.96%的剛(gang)玉納米顆(ke)粒(li)(li)，這一進(jin)步(bu)用了近20年(nian)，李建功團隊真正(zheng)在剛(gang)玉納米顆(ke)粒(li)(li)方向達到(dao)世界最高水平。

因為全球也沒(mei)(mei)有幾人從事剛(gang)玉納(na)米(mi)顆粒(li)研究，這(zhe)項(xiang)(xiang)注定孤獨的(de)事業經常(chang)不為人所重視。2015年(nian)，李(li)建(jian)功團隊將經過多年(nian)努力(li)取得(de)成果(guo)——“分散、細小、均(jun)(jun)勻、等軸、平均(jun)(jun)顆粒(li)尺(chi)寸小于10納(na)米(mi)阿爾(er)法氧(yang)化鋁納(na)米(mi)顆粒(li)”投給(gei)Science，結(jie)果(guo)被拒(ju)。“可能我們的(de)稿件在(zai)亮(liang)點的(de)突出及理論(lun)分析(xi)深(shen)度方(fang)面還存在(zai)不足，所以盡(jin)管那時候(hou)已經是(shi)國(guo)際最先進的(de)水平了，但還是(shi)沒(mei)(mei)有被接受。”這(zhe)項(xiang)(xiang)成果(guo)最終在(zai)Nature旗下期(qi)刊(kan)Scientific Reports發表。

李建功指導學生用高倍電鏡觀測得到的納米剛玉顆粒尺寸及形態

20多年里(li)，每天早八(ba)點到晚(wan)上十(shi)一(yi)二(er)點、周末無休，是李(li)建功和學生共同的工作狀態(tai)，要求學生做(zuo)到的他自(zi)己首先做(zuo)到，因此他也被(bei)戲稱為“本(ben)院最嚴格老師(shi)”。

“有時候每年全(quan)實驗室也就產(chan)出(chu)兩三(san)篇文章，恐(kong)怕(pa)也是(shi)全(quan)校最(zui)少的(de)了。”但憑著清晰的(de)思(si)路以(yi)及可預期的(de)未來，科(ke)學(xue)理(li)想主義(yi)者李建功2011-2021年間連續4次獲得國家(jia)自然科(ke)學(xue)基金的(de)支持，團隊最(zui)多時有30幾名學(xue)生(sheng)共同攻克這一方向(xiang)。

“我(wo)們團隊的(de)人都(dou)是坐了冷板凳的(de)。做(zuo)(zuo)不(bu)(bu)出來(lai)也得有做(zuo)(zuo)不(bu)(bu)出來(lai)的(de)科學理由，不(bu)(bu)能因為難和懶不(bu)(bu)去(qu)做(zuo)(zuo)。”已在美國加(jia)州大(da)學攻讀博士的(de)郭(guo)瑞云說(shuo)。

就這(zhe)樣，團隊從幾百做(zuo)到30納(na)米(mi)、再到20納(na)米(mi)，再到偶爾見15納(na)米(mi)的顆粒，最(zui)終做(zuo)到3.3納(na)米(mi)，在Science上(shang)總結(jie)出三(san)種高效制備方法：

1.機械化學-選擇(ze)腐蝕-分(fen)(fen)級聚(ju)沉法，是將鋁(lv)和(he)氧化鐵粉體混合球磨，酸(suan)腐蝕后(hou)，得到純度(du)99.6%（質量百分(fen)(fen)數）、平均(jun)尺(chi)(chi)寸(cun)14.3（尺(chi)(chi)寸(cun)分(fen)(fen)布(bu)2-250）納(na)米(mi)(mi)的(de)分(fen)(fen)散(san)無團(tuan)聚(ju)、等軸剛玉納(na)米(mi)(mi)顆粒(li)(li)。再經分(fen)(fen)級聚(ju)沉分(fen)(fen)離后(hou)，得到超細、尺(chi)(chi)寸(cun)分(fen)(fen)布(bu)窄、平均(jun)尺(chi)(chi)寸(cun)（尺(chi)(chi)寸(cun)分(fen)(fen)布(bu)）分(fen)(fen)別為(wei)5.2（2–9）納(na)米(mi)(mi)、6.5（3–11）納(na)米(mi)(mi)、7.9（4–14）納(na)米(mi)(mi)、9.6（5–15）納(na)米(mi)(mi)的(de)剛玉納(na)米(mi)(mi)顆粒(li)(li)。7.9納(na)米(mi)(mi)的(de)納(na)米(mi)(mi)顆粒(li)(li)比表面(mian)積170 ㎡/g。

2.用共沉淀(dian)-煅(duan)燒-選(xuan)擇腐蝕法，制得平(ping)均尺寸9納米、尺寸分(fen)布2–27納米、比(bi)表(biao)面積161 ㎡/g的分(fen)散、等軸(zhou)剛玉納米顆粒。

3.用(yong)球(qiu)磨(mo)-腐蝕-聚沉分離法(fa)，將粗(cu)大剛(gang)玉粉體球(qiu)磨(mo)、酸(suan)腐蝕，制得純(chun)度99.96%、平均尺(chi)寸(cun)8納(na)(na)(na)米(mi)(mi)、尺(chi)寸(cun)分布2-210納(na)(na)(na)米(mi)(mi)的(de)分散、等(deng)軸剛(gang)玉納(na)(na)(na)米(mi)(mi)顆粒。聚沉分離后，得到尺(chi)寸(cun)分布窄、平均尺(chi)寸(cun)（尺(chi)寸(cun)分布）分別(bie)為3.3（2–6）納(na)(na)(na)米(mi)(mi)（圖1）、4.8（2–10）納(na)(na)(na)米(mi)(mi)、6.8（2–15）納(na)(na)(na)米(mi)(mi)的(de)剛(gang)玉納(na)(na)(na)米(mi)(mi)顆粒。4.8納(na)(na)(na)米(mi)(mi)顆粒的(de)比表面積(ji)為253 ㎡/g。

球磨-腐蝕-聚沉分離法制備的接近于圓形、平均顆粒尺寸3.3納米的剛玉納米顆粒TEM照片

團隊以(yi)(yi)分散、超細(xi)、尺寸(cun)分布(bu)窄(zhai)、等軸(zhou)剛(gang)玉納(na)(na)米顆粒(li)(li)為原料，煅(duan)燒出致(zhi)密度99.5%和(he)平(ping)均(jun)晶粒(li)(li)尺寸(cun)30納(na)(na)米的氧化(hua)鋁(lv)陶(tao)瓷，其(qi)韌性比常(chang)規多晶氧化(hua)鋁(lv)高60%，接(jie)近鋼化(hua)玻璃。目前，團隊正在以(yi)(yi)超細(xi)剛(gang)玉納(na)(na)米顆粒(li)(li)為原料，與(yu)國內外合作，通(tong)過超高壓(ya)熱壓(ya)技術(shu)，朝(chao)著致(zhi)密度99%以(yi)(yi)上和(he)平(ping)均(jun)晶粒(li)(li)尺寸(cun)15納(na)(na)米以(yi)(yi)下的細(xi)晶氧化(hua)鋁(lv)納(na)(na)米晶陶(tao)瓷發(fa)起沖(chong)擊(ji)。

剛(gang)玉納米顆粒(li)的(de)成功制備(bei)，表明熱力學(xue)不(bu)(bu)穩定(ding)(ding)的(de)納米顆粒(li)材料是(shi)可(ke)制備(bei)的(de)，為今后在(zai)催化、醫(yi)學(xue)、復合材料、磨料等領域的(de)應用提供了可(ke)能，也(ye)為韌(ren)性氧化鋁納米晶(jing)陶(tao)瓷的(de)研發奠定(ding)(ding)了基礎。在(zai)未來，也(ye)許你手中的(de)納米陶(tao)瓷水杯掉(diao)在(zai)地上(shang)不(bu)(bu)會摔(shuai)碎；將納米剛(gang)玉顆粒(li)涂在(zai)車床高耐(nai)磨度刀具表面，“削鐵如(ru)泥(ni)”就會變成現實……

誠(cheng)然(ran)，從基(ji)礎研究(jiu)走到實用材(cai)料(liao)還(huan)有(you)很長的(de)路需要走，但李(li)建功(gong)心中有(you)一(yi)(yi)個復(fu)興(xing)陶(tao)瓷技術至世界領(ling)先的(de)遠大夢(meng)想：中國自商代(dai)發明陶(tao)瓷技術至宋代(dai)達到頂峰，領(ling)先全球(qiu)一(yi)(yi)千多年。如果有(you)一(yi)(yi)天，我們把納(na)米陶(tao)瓷也(ye)做到世界第一(yi)(yi)，那么(me)也(ye)是為復(fu)興(xing)中華(hua)文化貢獻了自己的(de)力量(liang)。