以2系、7系鋁合金為代表的高強鋁合金及其復合材料是航空航天和裝備輕量化的關鍵材料，具有不可替代性，但較差的耐蝕性是制約其應用的世紀難題。如何設計開發出兼具高強度和高耐蝕性的鋁合金或其復合材料是目前國內外學術界和工業界的關注熱點和研究難點，對于裝備的輕量化發展具有重要意義。

近期，中國科學院金屬研究所自然環境腐蝕研究部鄭玉貴研究員團隊提出了基于“內生沉淀劑”的耐蝕金屬材料設計新思路，與材料制備與加工研究部馬宗義研究員團隊合作，制備出具有優異耐蝕性能的超高強7系鋁基復合材料。該項研究成果近日以“Nature-inspired Incorporation of Precipitants into High-strength Bulk Aluminum Alloys Enables Life-long Extraordinary Corrosion Resistance in Diverse Aqueous Environments”為題在Advanced Materials期刊上發表（2024，DOI: 10.1002/adma.202406506）。王政彬項目研究員和楊杰博士研究生為論文共同第一作者，鄭玉貴研究員、馬宗義研究員和成會明院士為論文共同通訊作者。

受魚類在受到外部刺激時會通過腺體自發分泌粘液來進行自我保護的自然現象啟發，王政彬提出了“內生沉淀劑為粘液，中空碳納米管為腺體，毛細作用為分泌驅動力”的仿生設計策略，成功制備出高強高耐蝕的塊體7075鋁基復合材料，抗拉強度高達~700 MPa，耐晶間腐蝕、剝落腐蝕和應力腐蝕性能優異，其強度和耐蝕性的綜合匹配超過了目前公開報道的其他鋁合金（圖1）。該材料在酸、堿、鹽環境中均具有極低的腐蝕速率（圖2），在強腐蝕性堿性介質中的腐蝕速率甚至比最耐蝕的純鋁還低133倍。優異的耐蝕性主要是因為毛細作用誘導沉淀劑自發從碳納米管中溶出并在表面富集，形成保護性膜層（圖3）。運用上述仿生策略同樣研制出了兼具高強高耐蝕的2024以及6061鋁基復合材料，表明該策略具有可拓展性，有望能研發出其他高強高耐蝕金屬材料。

該項工作得到了金屬所創新基金重點項目、中國科學院青促會、中國科協青年人才托舉工程和國家自然科學基金的資助。

圖1. 高強高耐蝕7075鋁基復合材料優異的耐晶間腐蝕、剝落腐蝕和應力腐蝕性能

圖2. 高強高耐蝕7075鋁基復合材料優異的耐強酸性、中性和強堿性介質腐蝕性能

圖 3. 高強高耐蝕7075鋁基復合材料的耐蝕機制