盖世汽车讯 将钙添加到镁中以改善其机械性能，而实现这一目标的钙化合物——碳酸钙和氧化钙——通常是通过多阶段工业过程从开采的矿石中生产出来的。

据外媒报道，北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University，NC State）的工程师展示了一种从相当便宜的地方获取钙的方法：蛋壳，其中约 95% 是碳酸钙，通过使用旋转钢心轴将蛋壳磨成固体镁，将生物碳酸钙直接转化为合金剂，完全跳过开采矿石的步骤。该合金具有广泛的汽车、航空航天和生物医学应用。

图片来源：北卡罗来纳州立大学

“例如，碳酸钙和氧化钙是制造金属合金的重要材料，”北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授、该研究的通讯作者Bharat Gwalani说道。“但是生产这些钙材料依赖于利用开采材料的复杂过程。”

该研究发表在期刊《Journal of Magnesium and Alloys》上，其要点是可以取消中间步骤。 “我们已经展示了一种可以跳过一步的技术，” Gwalani表示。“我们已经证明，可以使用蛋壳生产高质量的金属合金，而不是加工矿石来制造钙材料，然后使用这些材料来生产金属或金属合金。”

钻孔、填充、旋转

这种方法被称为搅拌摩擦挤出，其原理几乎是令人难以置信的简单。研究人员在一块镁上均匀地钻出孔，然后用磨碎的蛋壳包裹起来。然后钢心轴以每分钟 300 转的速度靠着块旋转。摩擦产生足够的热量和机械剪切力，使粉末与金属混合，并且相同的作用将所得材料以合金棒的形式挤出。

化学反应在混合过程中发生。热量和剪切力将蛋壳中的碳酸钙转化为氧化钙，然后转化为金属钙，与周围的镁结合形成 Mg2Ca——镁合金中公认的强化相。钙源无需单独精制；它是在形成零件的同一操作中进行就地加工的。

“在镁中添加钙可以提高其机械性能，”Gwalani说道。“我们想看看是否可以利用生物废物——蛋壳——在制造过程中生产必要的钙材料。”

缩短供应链的案例

Gwalani对这种方法的论证既是工业方面的，也是冶金方面的。 “步骤更少。你拥有可靠、可持续的供应链。蛋壳价格便宜。而且你使用的能源要少得多，因为你不必经历从矿石中生产钙产品的过程。”

从表面上看，这些说法都是有道理的。蛋壳是食品加工过程中产生的大量废物，通常会被填埋。煅烧开采的碳酸盐生产石灰是一个能源密集型和碳密集型的工业过程。原则上，将两项业务合并为一项确实可以削减能源预算。

该版本没有提供具体数量。没有每公斤合金节省的能源数据，没有与传统路线进行碳足迹比较，也没有评估工业规模收集、清洁、干燥和研磨蛋壳所需的费用——对于变质的湿有机废物来说，这是一个不小的物流问题。可持续性案例是争论性的，而不是量化的。

没有数字的概念证明

Gwalani将这项工作描述为概念验证，就其本身而言，它是一个干净的工作：化学工作、Mg2Ca 相形成，并且该过程在一步中运行。由此产生的材料是否与通常方法制造的合金具有竞争力是一个单独的问题，答案不在新闻稿中。评估这些合金“高质量”的说法的读者被要求接受研究人员的话；支撑性的测量结果大概就在纸上。

还有一个问题没有在发布中提出。蛋壳并不是纯碳酸钙——剩下的百分之几包括有机膜材料、蛋白质和微量矿物质。在镁合金中，杂质会引发腐蚀或脆化，因此生物原料的一致性很重要。来自一个处理器的一批 shell 可能与来自另一个处理器的一批 shell 不匹配。

不只是蛋壳，也不只是镁

该方法并非特定于该配对。 2026 年初，同一团队使用搅拌摩擦挤出技术，将钐钴粉末研磨成废铝来制造磁性复合材料，这表明该技术是一种将固体粉末驱动到金属基体中并通过摩擦进行化学反应的通用途径。

“这项工作表明，您可以使用廉价、可持续的生物废料生产高价值、高质量的镁合金，”Gwalani表示。“这是一种利用生物废料生产镁基复合材料的可扩展、节能且对环境负责的方法。我们已经证明，这种方法的应用范围不仅仅限于镁和蛋壳。”