金属作为三大工程材料之一，虽被广泛应用于航空航天、生物医疗等领域，却普遍存在刚度与阻尼相互制约、比模量与比硬度较低、易发生腐蚀等问题。传统的复合方式或高熵策略等往往在提升某一性能时牺牲其他性能。

受天然牙釉质优异力学性能和结构稳定性的启发，我们创新性地提出一种在金属表面原位构筑类牙釉质陶瓷层的普适性强化策略，实现金属刚度、阻尼以及耐腐蚀性的同步提升。该策略通过液相氧化合成法与可控水解工艺相结合，在锆、钛、锌、铜四种常见功能金属表面原位构建出由规则晶体纳米阵列与非晶间质组成的类牙釉质陶瓷层。这一结构巧妙融合了晶体阵列的强支撑作用与晶体-非晶界面的高效能量耗散机制，使强化后的金属同时获得了高刚度、高阻尼及优异的比模量与比硬度。其中，强化后金属锆的粘弹性品质因子达4.6 GPa，为室温下金属中的最高值；强化后金属钛的比模量达30.9 GPa/(g/cm³)，与镁、铝等轻质金属相当，且具有良好的生物相容性。同时，致密的类牙釉质陶瓷层以及内部的非晶组分，能够显著抑制腐蚀性物质的入侵，赋予金属优异的耐腐蚀特性。

该工作成功突破了金属刚度与阻尼难以兼得且易发生腐蚀的技术瓶颈，为开发高性能、长寿命金属提供了全新的仿生设计思路。

Shaojia Liu, Jingjing Deng, Hewei Zhao, Tianbai Wang, Junfeng Lu, Baosen Ding, Tianqi Guo, Robert O. Ritchie and Lin Guo. Tooth enamel-inspired ceramic coating on metal surface for enhanced mechanical properties and corrosion resistance. Nat. Commun., 2025, 16: 5980.

https://www.nature.com/articles/s41467-025-61060-1