作者 李傳福 史湘綺

在現代科技的飛速發展中，我們對材料的性能要求越來越高。特別是在航空航天、機器人技術以及人工器官等領域，對材料的強度和柔韌性都提出了苛刻的要求。近日，西安交通大學前沿院及金屬材料強度國家重點實驗室的科研團隊在《自然》雜志上發表了一項突破性研究成果，他們成功研發出了一種新型金屬合金，這種合金不僅具有超高強度，還擁有類似高分子材料的超高柔韌性，為未來技術的發展打開了新的可能性。

這種新型合金是帶有兩種馬氏體“種子”的獨特應變玻璃狀態合金（DS-STG），它是基于Ti-50.8Ni合金，通過一種創新的三步熱機械處理工藝制備而成。這種合金的問世，打破了長期以來金屬材料在強度和柔韌性之間不可兼得的傳統觀念。在傳統的材料科學中，高強度往往意味著低柔韌性，因為高強度需要強的原子鍵，而這又會限制材料的變形能力。然而，DS-STG合金的出現，卻實現了在保持超高強度的同時，還具有超低的彈性模量，這使得它在-80℃到+80℃的寬溫域內都能展現出類似橡膠的柔韌性。

這種“既強且柔”的特性，使得DS-STG合金在變形飛行器、超級機器人、人工器官等未來技術領域具有巨大的應用潛力。例如，在航空航天領域，這種合金可以用于制造能夠根據飛行條件變化而改變形狀的飛機機翼，從而提高飛機的性能和燃油效率。在機器人技術領域，DS-STG合金可以用于制造超強人工肌肉，使機器人的動作更加靈活和精確。此外，這種合金在醫療領域也有望發揮重要作用，比如用于制造更加靈活和耐用的人工關節。

DS-STG合金的研制成功，得益于科研團隊對應變玻璃的深入研究。應變玻璃是一種特殊的非晶態合金，它在微觀結構上呈現出無序排列，但在宏觀上卻能展現出一定的彈性和塑性。科研團隊通過精確控制熱處理過程，使得合金中形成了具有特定取向的兩種馬氏體晶種，這些晶種在應力作用下能夠無障礙地轉變為其他相態，從而實現了超低彈性模量和超大可恢復應變。

此外，DS-STG合金還展現出了優異的抗疲勞性能。在進行了超過500萬次的循環加載測試后，合金仍然沒有出現疲勞破壞的跡象。這一特性對于需要長時間、高頻率運作的航空航天部件和機器人關節來說至關重要。

隨著這種新型合金的進一步研究和應用，我們有理由相信，變形飛機、超級機器人和人工器官等曾經只存在于科幻小說中的概念，將會逐漸成為現實。這不僅是科技進步的體現，更是人類智慧的結晶。

來源: 李傳福