新型金屬材料

美國(guó)加利福尼亞大學(xué)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(qiáng)度高但有毒的金屬，常用于要求嚴(yán)格的航空航天領(lǐng)域。

　　“我們開(kāi)發(fā)的這種材料對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，其強(qiáng)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(shuō)，“它在沖擊試驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但我們認(rèn)為其最大的潛力可能在于它的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可以量身訂制衣滿足各種應(yīng)用特定工程要求的獨(dú)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(jià)的節(jié)能工藝對(duì)其加壓加熱。所發(fā)生的反應(yīng)生成了一種兩層的層壓材料：一個(gè)堅(jiān)硬的陶瓷樣鋁化鈦金屬間層和一個(gè)柔韌的鈦合金層。各層可以像1mm厚的書(shū)頁(yè)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(jié)構(gòu)模擬了紅鮑魚(yú)的堅(jiān)韌外殼。紅鮑魚(yú)是一種吃海草的軟體動(dòng)物，它通過(guò)一層層添加易碎的碳酸鈣來(lái)建造自己的家，每層厚度約是一根人發(fā)粗細(xì)的1/1000， 夾在甚至更薄的蛋白質(zhì)粘合劑層之間。“金屬間相鋁化鈦是這種軟體動(dòng)物堅(jiān)硬碳酸鈣的補(bǔ)充物，而鈦合金層模擬鮑魚(yú)殼柔軟的蛋白質(zhì)層。”維基奧說(shuō)。

　　為了試驗(yàn)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(jié)果鎢合金棒只穿入樣品厚度的一半。這說(shuō)明這種層壓材料具有有益的防彈能力。

　　美國(guó)專家們用相同的堆疊箔片技術(shù)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(kāi)始。” 維基奧說(shuō)。

　　研究人員在研究報(bào)告中論述了層壓材料各層中因加熱前切掉部分箔片而產(chǎn)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(nèi)自由彈跳，可充當(dāng)高效減震器。“這一減震特性在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等易產(chǎn)生噪聲震動(dòng)的高性能應(yīng)用中可能發(fā)揮極大的作用。” 維基奧說(shuō)。

　　制作過(guò)程中嵌入金屬或陶瓷導(dǎo)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(qiáng)材料，又可用作內(nèi)置傳感器。另外，研究人員說(shuō)，加入機(jī)械變形時(shí)可生成電荷的材料后，這種層壓材料還可以進(jìn)一步提高性能。反之，在施加一個(gè)電場(chǎng)時(shí)，這種所謂的壓電材料也會(huì)變形。