北卡羅來納州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系講師Bharat Gwalani及其研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種新工藝，可利用雞蛋殼廢料直接制備高品質(zhì)鎂合金。該成果展示了將低成本、可持續(xù)的生物廢棄物轉(zhuǎn)化為高價(jià)值金屬材料的可行性。

雞蛋殼主要成分為95%的碳酸鈣。傳統(tǒng)上，碳酸鈣和氧化鈣等含鈣材料的生產(chǎn)依賴復(fù)雜的采礦與加工流程。研究團(tuán)隊(duì)通過新工藝跳過中間提純步驟，直接將蛋殼轉(zhuǎn)化為氧化鈣與活性鈣，并融入鎂基體中形成高強(qiáng)度的Mg?Ca合金。該方法不僅大幅縮短工藝流程，還建立了穩(wěn)定的供應(yīng)鏈，顯著降低了原材料成本與能源消耗。

在原理驗(yàn)證階段，研究人員采用“摩擦攪拌擠壓”工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先在圓柱形鎂塊上規(guī)則鉆孔并填入細(xì)磨蛋殼粉，隨后將其置于鋼制圓筒內(nèi)。帶有中心孔的鋼制芯軸作為沖頭壓入鎂塊，以每分鐘300轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)施壓。在此過程中，蛋殼粉末與周圍鎂金屬發(fā)生劇烈摩擦，促使碳酸鈣分解為氧化鈣和活性鈣，同時(shí)高壓迫使鎂合金從出口擠出成型，Zui終獲得高強(qiáng)度鎂合金棒材。

由于Mg?Ca合金具備優(yōu)異的強(qiáng)度重量比，該材料特別適用于對(duì)輕量化要求較高的電子設(shè)備與航空航天裝備領(lǐng)域。Gwalani指出，該工藝具有可擴(kuò)展性，屬于節(jié)能且環(huán)保的含鎂復(fù)合材料生產(chǎn)路徑。團(tuán)隊(duì)此前已證明，同一套摩擦攪拌技術(shù)同樣適用于處理其他廢料，例如利用鋁廢料研磨釤鈷（SmCo?）磁粉制備磁性復(fù)合材料。