超輕含鎂復合材料面世

寂靜天花板

據(jù)科技網(wǎng)站Gizmag報道，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）的研究人員近日研發(fā)了一種新型超輕復合材料,，該材料由鎂,、納米陶瓷粒子,、碳化硅納米粒子合成，具有優(yōu)良的承重能力,，對今后汽車輕量化發(fā)展具有重要意義,。
/ i, B8 W6 C4 K/ T7 ^! S0 M0 P) o鎂（Magnesium）在工程學中具有重要作用和潛能，它被認為是結構金屬材料中能夠承重的最輕金屬,，也是地殼中第八大富有元素,。不過，另一方面,，在強度與硬度方面的表現(xiàn),，鎂與其他金屬相比可能略遜一籌,。
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但是，近日UCLA的研究人員發(fā)表報告,，聲稱使用鎂與碳化硅納米粒子合成一種新型復合材料,，具有超輕、超強承重能力,，可造福航空,、汽車、航空等諸多領域,，對于提高能源效率具有重要意義,。
UCLA機械與航空工程學院教授李曉春博士說：“對于像鎂一樣的輕型金屬來說，研究人員提出納米粒子可以很容易增加金屬強度,，而且不損害其可塑性的觀點,。但是，此前從沒有人能夠將納米陶瓷粒子（ceramic nanoparticle）與熔融金屬充分融合,，直到現(xiàn)在,。”李博士同時也是整個研究組的組長,。

/ @# p% ?$ [% u7 P1 y& j; [, W據(jù)悉,，在之前的試驗中，研究人員使用了微米（microscale）級別的陶瓷粒子,，但是材料的可塑性大大降低,。為克服此問題，研究人員改用了納米（nanoscale）級別的陶瓷粒子,，結果,，鎂金屬強度大大增強，可塑性保持不變甚至有時大大改善,。不過,，問題也隨之而來，納米粒子往往會簇成一團,，而不是平均分散在金屬材料之中。

研究人員最大的成果是改善加工工藝,，使用碳化硅（silicon carbide,，俗稱金剛砂）——一種常用于工業(yè)切削片中的超強硬度陶瓷，來生產(chǎn)該種新型復合材料,。小于100毫微米的碳化硅能夠充分分散于熔融狀態(tài)的鎂鋅合金,，而粒子本身的動能則能防止它們簇成一團。
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9 y0 h0 g+ Q; k9 X8 F# T( H然后,，該材料通過高壓扭轉（high-pressure torsion）的方式進行壓縮,。目前,，高壓扭轉在金屬加工工藝中非常普遍，壓縮力和扭轉變形同時作用于材料,。在過去二十幾年里,，因為可以生產(chǎn)出高強度和晶粒細化（grain refinement）材料（甚至是納米級別材料），高壓扭轉方式在業(yè)內(nèi)逐漸流行,。

2 p/ u! g) M9 e% R最終產(chǎn)出的金屬復合材料由14%的碳化硅納米粒子和86%的鎂構成,。新材料在試驗過程中，展示出了相關材料歷史上最高強度水平（斷裂之前可承受的最大重量）以及最優(yōu)硬度重量比,。而且,，材料還展示出了超強的耐高溫特性。
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李曉春博士介紹說：“我們目前的研究結果僅是新型復合材料的皮毛,，而未來具有革命特性和功能的系列新型金屬復合材料將不斷涌現(xiàn),。”
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$ [7 X3 o; B0 U9 O+ t2 {0 n) z目前,，該發(fā)明成果已經(jīng)被發(fā)表在《自然雜志》上了,。新型復合材料或將比塑料還要輕，比金屬表現(xiàn)還要好,，未來將在汽車,、航天、醫(yī)療等方面大展身手,。
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含碳化硅,，砂輪的材料，怎么加工是個大問題,。