新型合金在室温下拥有无与伦比的弹性
2022-11-29 17:33:49来源：cnBeta
虽然大多数金属都具有某种程度的弹性，但有些金属对对抗弯曲变形的反应比其他金属更好。正在对这些材料的构成进行实验的科学家们已经开发出一种新型的铜基合金，他们说这种合金可以简单地大规模生产，并且在室温下拥有无与伦比的弹性。
要使一种金属具有高弹性，它需要很容易被拉伸和变形，用所谓的杨氏模量(Young’s modulus)来衡量，同时仍有足够的强度来恢复到原来的形状。将这些特性整合到金属和合金中是一个棘手的平衡行为，其中一个往往会损害其他特性，但通过仔细的工程设计，可以生产出满足日常应用的特定要求的材料。
一个例子是不锈钢，它有很高的抗拉强度，并能耐受广泛的温度和腐蚀，因此被用于从炊具到手术室到外太空的所有领域。通过观察你的锅，你可能不知道，但不锈钢甚至有极少量的屈服性，其弹性应变值<0.2%。
许多金属和合金也是如此，它们在散装形式下的弹性应变值低于1%，(尽管在微观和宏观尺度上，这一数字约为10%)。东北大学的工程师们提出了一种新的铜基合金，将这些类型的散装金属带入灵活的新领域。
该团队的块状铜基单晶合金非常坚固，在室温下具有 4.3% 的超高拉伸弹性应变，据说在此类材料中是无与伦比的。 它以一种违背所谓的胡克定律的方式实现了这样的能力，胡克定律认为材料的弹性与所施加的应力成正比，即使在仅承受少量应力时也具有很高的弹性。
这种类型的材料可以被用于从制造更有弹性的体育用品到更好地适应人体的先进医疗植入物。科学家们现在正在探索这些可能性，同时进一步研究这种合金的性能，以确定其在这种大变形后的功能疲劳。令人鼓舞的是，他们说用于制备该合金单晶的循环热处理是一个简单的过程，很适合大规模生产。
领导这项研究的Sheng Xu说："我们的散装合金可以用作具有高恢复性的弹簧材料，它们也可以应用于采用应变介导的传感器的设备，如可拉伸的电子产品。这种新合金的低杨氏模量与人体骨骼相似，因此有可能用于医疗应用。"
这项研究发表在《自然》杂志上。
