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“水滴”來了？中國科學家突破金屬材料強度極限 逼近理論極限(2)

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2025-11-15 13:05:59  科學聲音

除了強度，金屬還有剛度這一指標。剛度相當于橡皮泥本身的硬度。幾年前某知名品牌菜刀拍蒜斷裂事件，反映了金屬的韌性問題。在我們的模型中，橡皮泥如果容易開裂，宏觀上表現為脆性；如果可以稍微拉伸再恢復原狀，則表現為韌性。

傳統(tǒng)強化的瓶頸與全新突破

金屬的強度與內部位錯有關。位錯是金屬內部排列錯誤，導致原子滑移。傳統(tǒng)強化方法通過制造納米級小結構來阻止位錯移動。然而，當這些小結構小于15納米時，材料反而變軟。

中科院科學家提出并實現了一種新的納米負能界面策略。這種界面比傳統(tǒng)晶界更穩(wěn)定，能量更低。通過精妙的電化學沉積結合非晶晶化工藝，金屬原子在納米尺度上形成了兩種不同結構的完美交替堆垛，增強了材料的穩(wěn)定性。

觸摸理論強度極限：奇跡般的性能

這種新材料的強度達到了5.08GPa，意味著需要在1平方厘米的面積上施加超過50噸的壓力才能使其永久變形。同時，其剛度也大幅提升至254.5GPa，比不銹鋼高25%以上，是鈦合金的兩倍多。

理論上，材料的強度極限相當于沒有任何位錯的完美晶體。這次研究通過構筑負能界面幾乎鎖死了所有位錯的移動，并強化了電子排布，使材料強度接近理論極限。這項研究不僅創(chuàng)造了超強合金，還揭示了調控原子鍵合狀態(tài)的新原理，未來將有更多工程學奇跡出現。

(責任編輯：zx0001)
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