特种陶瓷因其低密度、高强度以及出色的抗氧化/耐腐蚀性能，被广泛应用于核反应系统、航空航天等极端环境领域。其中，三元层状MAX相陶瓷（化学通式为M_n+1AX_n）作为一类备受关注的结构材料，凭借其特殊的纳米层状结构，巧妙地融合了金属的良好导电性、可加工性与陶瓷的高强度、耐高温特性。值得注意的是，共价型MAX相比金属型MAX相具有更优秀的耐腐蚀性、更高的强度等优势成为工程结构材料的理想候选。然而，在Zr₂SeC等共价型MAX相中，M-A键的强共价性虽赋予材料更高的结构稳定性，也牺牲了一部分韧性及塑性，这一关键缺陷限制了其更为广泛的实际工程应用。

近期，黄庆研究员和陈科研究员带领团队研究发现，利用MAX相晶体结构中不同共价亚层的反应活性差异，可以选择性编辑[M-X]共价亚层（Nature Synthesis, 2025, 1435-1441）。基于这一发现，团队进一步提出并验证了“陶瓷编辑”新策略，将原子尺度的[M-X]亚层原子置换与第二相的形成相结合，在MAX相基复合材料中成功构建了多尺度层级结构。通过该结构调控方法，可以精确控制ZrB₂金属硼化物增强相的几何形态和空间分布，从而激活包括裂纹偏转和晶粒拔出在内的协同增韧机制，显著提升材料的断裂韧性。经过陶瓷编辑的ZrB₂/Zr₂SeC复合材料的断裂韧性达到了6.86 MPa·m^1/2，相比原始的Zr₂SeC材料提升了114%，比未经结构编辑的同类复合材料高出75%，证实了具有形态可控增强相的层级结构在MAX相陶瓷增韧中起着关键作用。基于结构亚层调控的“陶瓷编辑”策略，为优化高性能陶瓷的结构与性能关联提供了新的研究思路，为极端环境工程领域的材料升级提供潜在支撑。

该成果以“Structural Editing of MAX Phases for High-Toughness Ceramics”为题发表在国际学术期刊《Journal of the European Ceramic Society》上。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）的支持和资助。

图1 MAX相基复合材料中的“陶瓷编辑”策略示意图

（先进核能材料实验室 陈科）