碳化硅（SiC）是一种具有优异耐热性和化学稳定性的陶瓷材料。其中，β-SiC有望应用于半导体与电子材料、催化剂、储能材料等广泛领域。然而，SiC的合成通常需要高温处理，要在合成过程中同时形成并精确控制纳米级多孔结构极具挑战性。
由东北大学（TOHOKU University）金属材料研究所的卞筱（Bian, Xiao）学术研究员（研究时为该校工学研究科博士生）、和田武副教授及加藤秀实教授组成的研究小组，将利用熔融金属去除特定元素的“液态金属脱合金反应”（Liquid Metal Dealloying: LMD）应用于SiC的制备。相较于传统制备纳米结构SiC所需超过1200℃的高温环境，该团队成功在800℃的较低温度下，制备出了由纳米级薄片状结构（纳米片）三维互连而成的纳米多孔β-SiC。
图1. 利用液态金属脱合金反应制备纳米多孔β-SiC及结构形成的示意图。通过从Mn5SiC中选择性去除Mn，可形成具有三维连通纳米片结构的β-SiC。
研究小组以由锰（Mn）、硅（Si）和碳（C）构成的层状晶体结构化合物 Mn5SiC 为前驱体，在 1073 K（800 ℃）的熔融铋（Bi）中实施了液态金属脱合金反应。通过选择性地溶出 Mn，残留的 Si–C 骨架发生重构，形成了结晶性 β-SiC。最终获得了一种由纳米片三维互连而成的独特共连续多孔结构。就从层状前驱体中选择性去除特定元素这一点而言，该过程在概念上与从 MAX 相形成二维材料 MXene 的过程具有共通性。然而，在该研究中，Mn 去除后的 Si–C 骨架重构为 β-SiC，形成了不同于二维片状 MXene 的三维纳米片网络。这一差异表明，去除元素后残留骨架的性质及结构变化会影响最终的结构。此外，前驱体的层状晶体结构可能对纳米片的形成产生了影响，这为今后的结构调控提供了线索。
这项研究成果将LMD技术的适用范围从以往主要涵盖的金属、金属间化合物及半金属等材料，扩展到了共价键合陶瓷领域。未来，通过阐明前驱体层状晶体结构与纳米片生长及晶体取向之间的关系，有望实现对纳米多孔陶瓷结构的精确调控。
该研究成果《Liquid Metal Dealloying Enables Low-Temperature Synthesis of Nanoporous β-SiC with an Interconnected Nanoplate Network》于2026年9月4日在线发表于专注于无机材料结构与性能的国际学术期刊《Scripta Materialia》上，作者：Xiao Bian, Takeshi Wada, Hongyi Li, Ruirui Song, Mikihisa Fukuda, Nana Murata, Tetsu Ichitsubo and Hidemi Kato。DOI：10.1016/j.scriptamat.2026.117570
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