【前沿技术】新型金属强度极高但重量超轻

左图为纯金属变形后所得样本，右图为新型金属纳米复合材料变形后所得样本

两图中间的微型柱体直径约为4微米。

　据加州大学洛杉矶分校官网消息，该校科研团队近日研发出一种强度极高但重量超轻的新型金属。

　　这种新型金属——精确地说是金属纳米复合材料——由加入纳米碳化硅粒子的镁构成，可以用来制造轻型的飞机、宇宙探测器、汽车等等，并有助于提高这些设备的燃料效率。研究结果12月24日发表在《自然》期刊上。

　　镁的密度只有铝的三分之二，是最轻的结构性金属。碳化硅是一种超硬陶瓷，在工业制造中多用于切割刀刃。科学家认为纳米陶瓷粒子可以在不破坏金属可塑性的同时增加它们的强度，然而由于微小的粒子具有相互吸引的特性，纳米陶瓷粒子在加入液态金属后更倾向于凝聚在一起，而不是均匀地分散开。此前没有科研团队能够成功将陶瓷纳米粒子分散在熔化的液态金属中。

　　该校亨利·萨缪理工程和应用科学学院的科研人员找到一种新的途径使纳米粒子稳定地均匀分散在液态金属中。为了制造这种新型金属，科研人员将纳米陶瓷粒子分散在液态的镁锌合金中，使它们依靠自身动能分散并避免了相互凝聚。它们还使用了一种高压扭转技术进一步增加金属的强度。凭借这种方法，研究人员将大量小于100纳米的碳化硅粒子均匀地加入到镁当中，增加了镁的强度、刚度、可塑性和耐热性。

　　这种新型金属所展示出的比强度和比模量均打破了纪录。所谓比强度即材料断开时单位面积所承受的力除以其表观密度，比强度越高表明达到相应强度所用的材料质量越轻。而比模量即材料的模量（指材料在受力状态下应力与应变之比）与密度之比，是衡量材料承载能力的重要指标。

“通过将物理学和材料加工学相结合，我们的方法使纳米粒子均匀而密集地分散在金属中，为提高不同金属的性能以使它们满足当今社会提出的能源和可持续性方面的要求铺平了道路，”该研究负责人李晓春（音译）说：“新型金属家族具有颠覆性属性和功能，我们的研究结果只是揭开了其潜在价值的面纱而已。”

（资料来源：科技日报）

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