今天上午 , 《环球科学》采访人员第一时间连线 nature封面文章作者之一、浙江大学的朱林利副教授 , 请他介绍了关于这项研究的更多信息 。
《环球科学》 : 传统的纳米材料有什么缺陷?你们研发的新材料解决了这些问题了吗?
朱林利 : 一般而言 , 纳米结构金属材料如纳米晶材料相比较于传统金属材料具有超高强度的力学特性 。 但是 , 随着晶粒尺寸的进一步减小 , 如晶粒尺寸小于10纳米 , 材料的强度会出现软化现象 , 即材料强度不再随着晶粒尺寸的减小而增强(反Hall-Petch关系) , 使得材料的强度无法达到理想强度(弹性模量E的十分之一或二十分之一) 。 在我们研发的双相镁合金中 , 晶粒尺寸和非晶区域的厚度均小于10纳米 , 材料的强度接近镁基非晶的理想强度E/20 。
《环球科学》 : 为什么选择镁-铜合金材料作为研究对象?
朱林利 : 这是因为镁基合金在工业和生物医学领域均存在大量的潜在应用 。 比如 , 我们此次选择镁基合金是想提高它在医学临床应用中的力学特性如降低摩擦系数等(编者注:镁是人体必须的金属元素 , 体内组织或血液中含量很高 , 因此镁制的医疗器械植入人体后不会产生毒副作用) 。
《环球科学》 : 文章中描述的超纳米材料有什么应用前景?
朱林利 : 由于双相超纳材料的两相几何尺寸均小于10纳米 , 我们相信这种新型结构的纳米材料将会表现出非常不同的力学和物理学性能 。 目前 , 针对超纳金属材料 , 将会在超高强度轻质结构的工业应用中存在巨大潜力 , 比如用于制作航空航天和自动化领域的高强度、轻量化零件 。
《环球科学》 : 实验中制备的超纳米双相材料 , 是否适合工业化生产?成本如何?
朱林利 : 我们采用磁控溅射方法有制备出超纳双相镁合金直径约为10cm的圆形薄膜 。 磁控溅射的方法本身已经非常成熟 , 而且可以应用于大规模材料制备 , 因此成本并不高 。 同时 , 我们正在通过研发其他制备方法 , 提高制备超纳双相材料的效率 。
撰文 《环球科学》特约采访人员 陈耕石
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