中科院突破金属不可能三角形,金属材料焕发二次青春

晨凯的趣事 2025-04-09 04:30:58

中科院是要把金属玩出花了。前两天刚跟朋友们介绍过,中科院研究出如何将金属制备成仅有一层原子厚度的二维材料。现在又爆出这样的新闻,在金属材料的世界当中有一个"不可能三角"规律,也就是金属的强度、塑性、稳定性,这三者不可兼得,此消彼长。

我国科学家经过多年研究,成功让金属材料在保持强度和塑性的同时大幅提升了稳定性。这什么意思?大家玩过游戏吧,有种英雄叫"六边形战士",就是速度、力量、防护、杀伤力等等均没有弱点。而中科院这次的研究成果就是让金属能成为这样的"六边形战士",这在以往是难以想象的。

因为当材料追求了一种性能之后就会失去另一种性能的优势,比如金属材料的强度增加了,可塑性就会降低。举个生活中的例子,当你把面团揉的很软的时候,它的柔软性和延展性就会很好,但是强度会变差,放在那里软趴趴的。而在工业领域却有很多地方都需要金属的强度、塑性、稳定性。三者缺一不可。它的抗循环蠕变的能力要比传统的(金属)材料提高了一百到一万倍,尤其是对现代工业里面,比如说航空发动机、压力容器等等,这方面意义重大。

那么科学家们是如何做到既要、又要、还要的?原来是研发出了一种特殊的内部结构,在金属内部增加了一道犹如麻花般的"防撞墙"。这种金属内部的防撞墙有点类似造房子中的钢筋和水泥,水泥负责提供强度,里面的钢筋负责韧性和抗拉能力。

而且这种防撞墙还有一种特殊的结构变化,比如坚固的钢筋水泥建筑在受到过大的外力冲击,水泥的强度和钢筋的韧性承受不住的时候就会发生断裂破碎。但是这种新的金属结构即使受到外力冲击超过了自己的承受能力,却会在内部自动形成一层新的防撞结构,使得金属能变得预强更强。

这项技术研发成功能让金属产品攀升几个档次,比如耐用性将远超之前有人羡慕的日本和德国的高铁轴承、重卡齿轮等等金属件。造出更安全稳定的发动机,抗震能力更强的大厦,生命周期更长的船舶,以及千年不倒的钢结构大桥和永不会断裂的安全卡扣等等。这项技术让金属结构件焕发出第二次青春。

我是雷哥聊工业,陪我的国一起复兴。

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晨凯的趣事

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