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　　近日，西安交通大學前沿科學技術研究院及金屬材料強度國家重點實驗室多學科材料研究中心博士生徐治志等人成功研發出一種可規模生產的奇異金屬，突破了長期以來高柔性和高強度不可兼得的原理性瓶頸，實現了兼具高分子材料的超高柔性和超高強度鋼的超高強度。該(gai)特性(xing)能夠(gou)在-80℃到+80℃的(de)(de)寬溫域內保持(chi)，同時該(gai)金屬合(he)金在大(da)應(ying)變下仍具有出色(se)的(de)(de)抗疲勞特性(xing)。這些優異特性(xing)可望使得該(gai)合(he)金在變形飛行器(qi)、超(chao)級機器(qi)人、人工器(qi)官等未(wei)來技術領域得到重要應(ying)用。

　　該研(yan)究(jiu)成果9月4日在Nature在線(xian)發(fa)表(biao)。

　　變形飛機(ji)、機(ji)器人(ren)的(de)(de)超強(qiang)(qiang)(qiang)人(ren)工肌(ji)肉等一(yi)(yi)大批未來(lai)(lai)技術亟(ji)待一(yi)(yi)類全新(xin)金屬材(cai)料(liao)的(de)(de)出現，它既能(neng)像超高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)鋼一(yi)(yi)樣強(qiang)(qiang)(qiang)，又能(neng)像高(gao)(gao)分子(zi)(zi)材(cai)料(liao)一(yi)(yi)樣柔(rou)(rou)(rou)順。然而，這種(zhong)工程技術上(shang)熱切期待的(de)(de)“既強(qiang)(qiang)(qiang)且柔(rou)(rou)(rou)”特(te)性(xing)(xing)是目前(qian)物理原理所不允許的(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)。因(yin)(yin)為高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)需要強(qiang)(qiang)(qiang)的(de)(de)原子(zi)(zi)鍵，但(dan)(dan)強(qiang)(qiang)(qiang)的(de)(de)原子(zi)(zi)鍵又造(zao)成低(di)(di)柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)。因(yin)(yin)此高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和高(gao)(gao)柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)長期以(yi)(yi)來(lai)(lai)是一(yi)(yi)對“魚與熊(xiong)掌”不可兼得的(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)。因(yin)(yin)此以(yi)(yi)往(wang)的(de)(de)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)材(cai)料(liao)如(ru)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)鋼的(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)雖然很高(gao)(gao)(強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)高(gao)(gao)于(yu)1 GPa)，但(dan)(dan)其柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)很低(di)(di)(彈(dan)性(xing)(xing)模(mo)量或(huo)剛度(du)系數(shu)高(gao)(gao)達200 GPa)；而高(gao)(gao)分子(zi)(zi)材(cai)料(liao)柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)高(gao)(gao)(彈(dan)性(xing)(xing)模(mo)量低(di)(di)至10 GPa或(huo)更低(di)(di))，但(dan)(dan)其強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)也很低(di)(di)(大多低(di)(di)于(yu)0.2 GPa)。因(yin)(yin)此，獲得“既強(qiang)(qiang)(qiang)且柔(rou)(rou)(rou)”的(de)(de)材(cai)料(liao)長期以(yi)(yi)來(lai)(lai)似(si)乎是一(yi)(yi)個可遇不可求的(de)(de)夢想(xiang)。

　　前(qian)沿(yan)院多(duo)學科材料(liao)研(yan)究(jiu)中心博士生(sheng)(sheng)徐治(zhi)志(zhi)等人基于該(gai)(gai)中心在(zai)(zai)國(guo)際上首次發現(xian)的(de)(de)(de)(de)應(ying)變(bian)(bian)(bian)玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)(de)(de)基礎研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)，通(tong)過一(yi)種可(ke)規模生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)三步熱機械處理工(gong)藝，在(zai)(zai)商用Ti-50.8Ni合金(jin)(jin)(jin)中實(shi)現(xian)了一(yi)種帶有(you)兩種馬氏(shi)體(ti)“種子”的(de)(de)(de)(de)獨特(te)(te)(te)應(ying)變(bian)(bian)(bian)玻(bo)璃(li)(li)狀態DS-STG；該(gai)(gai)狀態的(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)(jin)兼具變(bian)(bian)(bian)形(xing)強(qiang)(qiang)化帶來的(de)(de)(de)(de)超高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度(1.8 GPa)和(he)通(tong)過馬氏(shi)體(ti)“種子”無形(xing)核成(cheng)長帶來的(de)(de)(de)(de)超高(gao)(gao)(gao)柔性(xing)(xing)(xing)(xing)(10.5 GPa的(de)(de)(de)(de)超低彈性(xing)(xing)(xing)(xing)模量(liang))和(he)超大可(ke)逆形(xing)變(bian)(bian)(bian)(8%)。因(yin)此(ci)，該(gai)(gai)合金(jin)(jin)(jin)成(cheng)功突破(po)了高(gao)(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度和(he)高(gao)(gao)(gao)柔性(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)可(ke)兼得的(de)(de)(de)(de)原理性(xing)(xing)(xing)(xing)瓶頸，實(shi)現(xian)了“既強(qiang)(qiang)且柔”的(de)(de)(de)(de)罕見(jian)特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)。該(gai)(gai)合金(jin)(jin)(jin)同(tong)時具有(you)應(ying)變(bian)(bian)(bian)玻(bo)璃(li)(li)合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)共同(tong)重(zhong)要(yao)優點，即該(gai)(gai)特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)夠(gou)在(zai)(zai)-80℃到(dao)+80℃的(de)(de)(de)(de)寬溫域(yu)內維(wei)持不(bu)變(bian)(bian)(bian)，以及突出的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)應(ying)變(bian)(bian)(bian)下抗疲勞特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)；因(yin)此(ci)該(gai)(gai)合金(jin)(jin)(jin)有(you)望(wang)滿足變(bian)(bian)(bian)形(xing)飛行器、超級機器人的(de)(de)(de)(de)溫域(yu)要(yao)求，所(suo)以極(ji)具工(gong)程應(ying)用前(qian)景。這種可(ke)規模生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)“既強(qiang)(qiang)且柔”的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)合金(jin)(jin)(jin)可(ke)望(wang)對變(bian)(bian)(bian)形(xing)飛行器、超級機器人和(he)人造(zao)器官(guan)等未來技(ji)術領(ling)域(yu)產(chan)生(sheng)(sheng)顛覆(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)影響。

　　上述成果以《一(yi)種像高(gao)分子一(yi)樣的(de)高(gao)強度金屬合(he)金》(“A polymer-like ultrahigh strength metal alloy”) 為題于9月(yue)4日在(zai)《自然》(Nature)在(zai)線發(fa)表。

　　論(lun)文(wen)第一作(zuo)者為(wei)西安交(jiao)(jiao)通大(da)學前沿(yan)科學技術研究(jiu)院(yuan)博士生(sheng)徐(xu)治志；論(lun)文(wen)通訊(xun)作(zuo)者為(wei)紀元(yuan)超教(jiao)授(shou)、馬天宇(yu)教(jiao)授(shou)和(he)任曉兵教(jiao)授(shou)；論(lun)文(wen)通訊(xun)單位(wei)是西安交(jiao)(jiao)通大(da)學。

　　該成(cheng)果的參加單位還有四川大學、中科院(yuan)物理所、隆基研究院(yuan)(LONGi)，以(yi)及(ji)日本國立物質材(cai)料研究院(yuan)(NIMS)。相(xiang)關研究得到了國家自然(ran)科學基金和國家重點研發計劃等項目的支持。