中国科学院制备纳米孔弥散强化金

东苑

中国科学院研究团队以金为模型材料研究发现，添加弥散纳米孔可在不损失、甚至提高塑性的同时，降低材料密度并大幅提升其强度，相关研究成果发表在《科学》（Science）上。



▲ 纳米孔弥散强化金（NVD Au）：（a）样品实物图；（b）典型扫描电镜照片；（c）透射电镜照片；（d）三维重构图显示纳米孔的空间分布
团队通过脱合金腐蚀法制备出结构均匀的纳米多孔金，将其适当压缩并加热退火，形成含有大量弥散分布纳米孔的新材料。微拉伸实验发现，添加体积分数高达 5%~10% 的纳米孔后，材料屈服强度提升 50%~100%，且保持良好的塑性，部分样品塑性甚至优于同等晶粒尺寸的完全致密材料。

弥散分布纳米孔有助于减轻孔洞周围应力和应变集中，抑制裂纹的萌生。该材料巨大比表面积促进表面 — 位错间交互作用，进而提高强度的同时也提高应变硬化率，且后者有助于提高塑性。



▲ 纳米孔弥散强化金（NVD Au）的力学行为：（a）不同孔径 NVD Au 以及全致密参比样品的拉伸曲线；（b）两种样品均匀延伸率随屈服强度的变化；（c）屈服强度和（d）均匀延伸率随孔径的变化规律
研究表明，特征尺寸低于百纳米的孔洞具有类似于纳米颗粒或纳米析出相的强化效应，是一种“零质量、零污染”的新型纳米强化相。这一强化方式有助于材料轻量化和回收再利用，可更大限度保留本体材料导热导电等优异物理性能。

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