MAX相是一类具有M_n+1AX_n化学通式的三元层状陶瓷材料，其独特的晶体结构——交替堆垛的[M-X]共价亚层与[M-A]金属亚层，赋予了材料优异的损伤容纳能力，使其成为先进核结构材料的潜在理想选择。然而，这种层状晶格结构也带来了天然的各向异性，在强辐照环境下，这一特性会导致辐照缺陷在[M-A]金属亚层内择优偏聚，进而引发应力集中与层间解离，成为MAX相材料在核反应堆极端环境中服役的主要失效机制。目前，学界对MAX相抗辐照性能的研究多集中于[M-A]亚层：普遍认为，以金属键为主的[M-A]亚层内，原子在辐照下会发生交换，形成形成能较低的M_A-A_M反位缺陷，从而耗散入射粒子能量、容纳辐照缺陷，提升材料抗辐照能力。然而，作为影响MAX相晶格各向异性的核心结构，键能更强的[M-X]共价亚层对材料辐照响应的影响，长期以来未受到足够关注，这也成为制约科研人员系统性理解MAX相晶格辐照损伤机制、研发高性能抗辐照MAX相材料的关键瓶颈。

近期，黄庆研究员和陈科研究员带领团队，尝试突破传统[M-A]结构亚层对辐照损伤行为的研究框架，重点关注共价型MAX相中X位元素对材料辐照行为的影响，通过对比Zr₂SeC与Zr₂SeP两种MAX相辐照后的晶格畸变行为，获得了一系列研究发现：在6 MeV Si⁺离子辐照损伤达6 dpa后，Zr₂SeP晶格常数a/c值膨胀率差值仅为0.20%（室温）与0.009%（500℃），这一数值在已报道的MAX相辐照行为研究中，在迄今为止的MAX相辐照行为报道中各向异性最小。研究认为，这种独特的膨胀行为可能源于其M-A-M键角对辐照肿胀路径的重构。同时，团队初步揭示了X位元素的影响机制：一是X位电负性对M_A-A_M反位缺陷形成能的调节作用；二是降低辐照空位迁移能，有助于提升空位晶界迁移率。该研究首次初步阐释了X位元素对共价型MAX相抗辐照性能的重要影响，并尝试建立共价亚层编辑-键合调控-缺陷动力学重构-各向异性肿胀抑制的MAX相设计逻辑，为下一代事故容错核材料的精准编辑与定向设计提供了新的思路参考。

相关研究成果以“X-site element dependence of radiation resistance in Zr₂SeC and Zr₂SeP covalent MAX phases”为题，发表于国际学术期刊《Journal of Nuclear Materials》（Journal of Nuclear Materials, 2026: 156501）。本研究得到了国家自然科学基金（12375279、12435017），宁波市青年科技创新领军人才项目（2024QL022）和浙江省人才计划（2022R51007）等项目的资助。

图1 辐照诱导MAX相物相演变。（a-b）不同辐照剂量与温度下MAX相的GIXRD谱；（c）从（a）和（b）中获得的MAX相晶格参数；（d）试验MAX相与已报导的MAX相的各向异性晶格肿胀程度对比。

图2 Zr₂SeC与Zr₂SeP的辐照缺陷特征：（a）M_A-A_M与M_X-X_M反位缺陷形成能；（b）V_Zr、V_Se、V_X空位形成能与迁移能垒；（c）空位迁移路径示意图。

（先进核能材料实验室 陈科）