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更輕更強(qiáng) 我國(guó)研制出輕質(zhì)高強(qiáng)金屬力學(xué)超材料
2023年08月16日 13:24:46 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5258

材料的發(fā)現(xiàn)與利用反映了人類(lèi)認(rèn)知水平以及科技水平的發(fā)展程度，影響著生產(chǎn)力這一關(guān)鍵要素的進(jìn)步，是人類(lèi)文明推進(jìn)的“源動(dòng)力”之一。而在如今的眾多材料中，金屬材料的意義與價(jià)值又尤為特殊。

　　【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】材料是人類(lèi)生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它與能源、信息共同構(gòu)成了社會(huì)發(fā)展的三大支柱?？梢哉f(shuō)，材料的發(fā)現(xiàn)與利用反映了人類(lèi)認(rèn)知水平以及科技水平的發(fā)展程度，影響著生產(chǎn)力這一關(guān)鍵要素的進(jìn)步，是人類(lèi)文明推進(jìn)的“源動(dòng)力”之一。而在如今的眾多材料中，金屬材料的意義與價(jià)值又尤為特殊。
 
　　金屬材料是指由金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料，這類(lèi)材料在文明發(fā)展的過(guò)程中，應(yīng)用研究歷史長(zhǎng)，應(yīng)用也非常廣泛，并且時(shí)至今日還在不斷的發(fā)展。甚至可以說(shuō)，對(duì)于金屬材料的開(kāi)發(fā)，影響了人類(lèi)歷史的發(fā)展進(jìn)程。
 
　　而實(shí)際上，金屬材料本身也是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，可以細(xì)化出非常多的類(lèi)別，其中包括了傳統(tǒng)材料與新材料，因此科學(xué)家對(duì)于金屬材料的開(kāi)發(fā)從未停止過(guò)。
 
　　在金屬材料中，有一類(lèi)特殊的人造材料——金屬力學(xué)超材料。金屬力學(xué)超材料又稱(chēng)為金屬點(diǎn)陣材料，從概念上來(lái)說(shuō)，就是是由特定結(jié)構(gòu)單元在三維空間按一定規(guī)律排列而構(gòu)成的多孔金屬材料具有強(qiáng)度高、體質(zhì)輕的特點(diǎn)。這類(lèi)材料是目前的熱門(mén)課題，在航空航天、軌道交通、船舶、工業(yè)建設(shè)、能源等產(chǎn)業(yè)都被寄以厚望。
 
　　而就在最近，我國(guó)科學(xué)家成功研制出了新一代的金屬力學(xué)超材料。據(jù)悉，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的顧劍鋒教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)馬前教授團(tuán)隊(duì)，成功打印出了密度僅為1.63克/立方厘米的鈦合金(Ti-6Al-4V)力學(xué)超材料，這種材料的屈服強(qiáng)度達(dá)到了308兆帕，最大壓縮強(qiáng)度為417兆帕?；蛟S許多人對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)沒(méi)有感念。拿我們生活中常見(jiàn)的304不銹鋼進(jìn)行對(duì)比，304不銹鋼的密度是7.93克/立方厘米，其屈服強(qiáng)度為205兆帕，也就是說(shuō)，這種新材料遠(yuǎn)比304不銹鋼輕，但是強(qiáng)度卻更高。
 
　　而與材料本身相比，該成果更重要的是提供了一種更合理的新材料研究模式。
 
　　據(jù)悉，這種新材料的開(kāi)發(fā)過(guò)程是從力學(xué)模型的研究開(kāi)始的。研究團(tuán)隊(duì)從經(jīng)典Gibson-Ashby模型出發(fā)建立了多變形機(jī)制共同作用條件下的力學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同孔隙率的金屬力學(xué)超材料的強(qiáng)度和彈性模量的有效預(yù)測(cè)。這相當(dāng)于對(duì)對(duì)Gibson-Ashby經(jīng)典模型進(jìn)行了從基本原理到應(yīng)用范圍的全方位拓展。對(duì)于未來(lái)進(jìn)一步研究金屬或者非金屬力學(xué)超材料都有重要的意義。
 
　　結(jié)語(yǔ)：事實(shí)上，這種新型鈦合金材料誕生的背后，還反映著技術(shù)發(fā)展對(duì)于材料研究的積極影響。例如3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，就為材料還原理論模型結(jié)構(gòu)提供了技術(shù)基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)，材料在歷史中的發(fā)展，其實(shí)是與技術(shù)相互影響的?；蛟S在未來(lái)的某一天，越來(lái)越多如今匪夷所思的材料會(huì)成為我們生活中稀松平常的一部分。
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