当前位置:首页 >> 出版物 >> 简报

 
    首页 * 出版物 * 简报

    我科学家研究出一种新型金属材料——“金属塑料”

    日期 2005-09-01   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      本文提要:中国科学院物理研究所汪卫华研究小组,在创新研究群体等基金项目的持续资助下,经过多年的努力和积累,最近取得了重要的工作进展。他们研制出了一种集聚合物塑料和金属特点于一身的新型铈基非晶结构材料--金属塑料。该结果很快在《物理评论快报》2005年5月27日的第94卷上获得发表。6月9日,《自然》在第435期的“研究要闻”中以“变软”为题给予了简短的快报。同一天,《物理评论焦点》在署名为大卫德·卡斯特维奇的专题评论“应力作用下的类玻璃金属性能表现优异”中对相关内容作了评述。   聚合物玻璃是一种广泛应用的有机材料。它具有优良的玻璃形成能力、低的玻璃化转变温度和稳定的过冷液体区间。它最显著的特点是具有优良的塑性,可以在较低的温度下软化和塑性加工。相对于聚合物玻璃,金属材料具有很好的机械、力学和导电性能。这两类材料都是人类最广泛使用的材料之一。但长期以来,金属材料的玻璃形成能力很低,尺寸只能限制在微米级别。尽管上世纪90 年代,块体金属玻璃(也称大块非晶)的临界尺寸突破了毫米量级,但过去十几年里所研制的大块非晶,其玻璃转变温度都很高 (350℃~600℃),非常不利于该种材料的塑性加工和应用,对研究其过冷液态过程和规律也存在很大的困难。   然而,汪卫华研究小组研制的一种新型金属材料-新型铈基非晶结构材料,具有迄今为止最低的玻璃化温度(60℃~120℃),远远低于通常的金属材料,但却具有比普通塑料高的多的热稳定性, 很宽的过冷液相区。这特性使得该材料在很低的温度下和很宽的温度范围内表现出类似聚合物的超塑性,比如它可在开水中立即变软,因此可以在较低的温度下很容易地进行成型、弯曲、拉伸、压缩和复印等变形处理,形成各种不同的形状;当温度降到室温,它又恢复了一般金属玻璃所具有的高强度等优良的力学和导电性能。另外,该材料还具有很强的玻璃形成能力,是目前世界上为数不多的几个可以达到厘米尺寸的大块非晶体系之一。   下图是:金属塑料-新型铈基非晶结构材料在开水中成型、 变形、 复写的照片。   初步研究发现这类材料在低温和高压等极端条件下可能表现出特殊的性能和现象,从而为设计具有不同力学性能的、类似的金属塑料提供理论依据和方法。这种集塑料和金属特点于一身的材料,在很多领域都将具有潜在的应用和研究价值。比如它可能是优良的可进行纳米、微米加工和复写的材料,正如大卫德·卡斯特维奇在评论文章中所述,“这种可以在不到100℃的热水中成型的新型铈基材料有可能被应用于纳米技术,如数据存储。”文中还援引了加州理工学院威廉·约翰逊教授的观点,认为铈基金属塑料表明了低温延展性的物理可能性。这类材料可能使汽车部件的铸造像塑料一样便宜。   此外, 也许是更重要的一点, 该项工作提出了“金属塑料”这一全新的概念。这可能引发人们在这方面进行更多的探索, 将聚合物塑料和金属这两类人类最广泛使用的材料更有机的结合起来, 研制出更多类似于有机导体(也是把塑料和金属的特点集成在一起)、“金属塑料”的新材料。



版权所有:国家自然科学基金委员会 京ICP备05002826号 文保网安备1101080035号