新型金屬材料

美國加利福尼亞大學圣迭戈分校的專家們研制成一種新型的金屬材料。這種材料可用作裝甲和替代鈹，披是一種強度高但有毒的金屬，常用于要求嚴格的航空航天領域。

　　“我們開發的這種材料對環境沒有污染，其強度與鋼差不多，而比重只有鋼的一半。”研究者之一、工程教授肯尼思·維基奧說，“它在沖擊試驗中表現出優異的性能，但我們認為其最大的潛力可能在于它的結構和性質可以量身訂制衣滿足各種應用特定工程要求的獨特能力。”

　　這種新材料主要由鋁和鈦兩種輕金屬制成。研究人員改變了鋁鈦合金箔層并以一種廉價的節能工藝對其加壓加熱。所發生的反應生成了一種兩層的層壓材料：一個堅硬的陶瓷樣鋁化鈦金屬間層和一個柔韌的鈦合金層。各層可以像1mm厚的書頁一樣堆疊并可在加熱前裁成所需的形狀。他們選用這種層壓結構模擬了紅鮑魚的堅韌外殼。紅鮑魚是一種吃海草的軟體動物，它通過一層層添加易碎的碳酸鈣來建造自己的家，每層厚度約是一根人發粗細的1/1000， 夾在甚至更薄的蛋白質粘合劑層之間。“金屬間相鋁化鈦是這種軟體動物堅硬碳酸鈣的補充物，而鈦合金層模擬鮑魚殼柔軟的蛋白質層。”維基奧說。

　　為了試驗這種新材料的防彈能力，研究人員以大約900m/s的速度將一根鎢合金棒射入2cm厚的這種金屬材料的樣品中。結果鎢合金棒只穿入樣品厚度的一半。這說明這種層壓材料具有有益的防彈能力。

　　美國專家們用相同的堆疊箔片技術已成功地將其他類型含釩、鉻、錳、鎳、鈷和鐵的金屬箔片制成了層壓材料。“這些新材料前景廣闊，探索其可能的組合與潛在用途，還只是剛剛開始。” 維基奧說。

　　研究人員在研究報告中論述了層壓材料各層中因加熱前切掉部分箔片而產生的空腔。在一種情況下，用鋼珠填滿了空腔，鋼珠可在一定限度內自由彈跳，可充當高效減震器。“這一減震特性在噴氣發動機等易產生噪聲震動的高性能應用中可能發揮極大的作用。” 維基奧說。

　　制作過程中嵌入金屬或陶瓷導線還可以把電通路引入到這些層壓材料中，而這些部件即可加強材料，又可用作內置傳感器。另外，研究人員說，加入機械變形時可生成電荷的材料后，這種層壓材料還可以進一步提高性能。反之，在施加一個電場時，這種所謂的壓電材料也會變形。