中國網/中國發展門戶網訊 發展新型輕質高強度材料是航空航太、汽車、消費電子等關鍵領域的共同迫切需求。當前材料輕量化一般通過添加更輕的合金元素（如輕質鋼中的鋁，以及鋁合金中的鋰）來實現。與之相比，引入孔洞是更為直觀有效，且更具普適性的材料減重途徑。但一般情況下，少量孔洞的存在即可導致材料的強度、塑韌性、疲勞性能等力學性能急劇降低。近期，中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家研究中心金海軍研究員團隊提出，如果細化至百奈米以下並彌散分佈于材料中，孔洞將從有害材料缺陷轉變為有益的“強化相”。該團隊以金為模型材料研究發現，添加彌散奈米孔可在不損失甚至提高塑性的同時，降低材料密度並大幅提升其強度。相關研究結果于8月9日發表于Science期刊。

奈米孔彌散強化金（NVD Au）：(a）樣品實物圖；（b）典型掃描電鏡照片；（c）透射電鏡照片；（d）三維重構圖顯示奈米孔的空間分佈。

據了解，該團隊通過脫合金腐蝕法製備出結構均勻的奈米多孔金，將其適當壓縮並加熱退火，形成一種含有大量彌散分佈奈米孔的新材料。微拉伸實驗發現，添加體積分數高達5%~10%的奈米孔後，材料屈服強度提升50%~100%，且保持良好的塑性。部分樣品塑性甚至優於同等晶粒尺寸的完全緻密材料。彌散分佈奈米孔有助於減輕孔洞周圍應力和應變集中，抑制裂紋的萌生。該材料巨大比表面積也促進表面-位錯間交互作用，進而提高強度的同時也提高應變硬化率，後者有助於提高塑性。

該研究表明，特徵尺寸低於百奈米的孔洞具有類似于奈米顆粒或奈米析出相的強化效應，是一種“零品質、零污染”的新型奈米強化相。這一強化方式不僅有助於材料輕量化和回收再利用，且可更大限度保留本體材料導熱導電等優異物理性能，有可能在多個領域獲得應用。