研究人员发明了一种突破性的钛铝合金，它能在-269°C到+127°C的前所未有的温度范围内保持超弹性。这项创新可以彻底改变一些行业，如极端条件下的太空探索和对灵活性要求极高的医疗技术。 与在狭窄温度窗口内发挥作用的现有形状记忆合金不同，这种新型材料在恶劣环境下仍能保持强度和重量。
新开发的超弹性合金块。 图片来源：Sheng Xu
日本东北大学（Tohoku University ）的科学家们开发出了一种钛铝（Ti-Al）超弹性合金，这种合金既轻便又坚固。 这种材料的非凡之处在于它能够在极端温度范围内保持超弹性–从 -269°C（液氦的温度）到 +127°C（水的沸点以上）。 这一突破将为太空探索和医疗技术等领域带来重大进展。
东北大学交叉科学前沿研究所助理教授 Sheng Xu 强调了这种合金独特的温度弹性。\”这种合金是同类产品中第一种能在如此极端的温度范围内保持超弹性，同时还能保持轻质和高强度的合金，这开辟了以前不可能实现的各种实际应用。 这种合金的特性使其成为未来太空任务的理想材料，例如为月球车制造超弹性轮胎，以便在月球表面极端的温度波动中航行。
Ti-Al-Cr 超弹性合金在不同温度下的应力-应变曲线。 图中还显示了地球、火星和月球的表面温度范围。 图片来源：©Nature Portfolio
这种合金在极低温度下的柔韧性使其成为一种很有前途的材料，可应用于即将成立的氢能协会和其他各种行业。 当然，这种合金也可用于需要柔韧性的日常应用，如支架等医疗设备。
目前，大多数形状记忆合金–能够在受力后恢复原状的材料–都局限于特定的温度范围。 新型钛铝基合金克服了这一限制，可广泛应用于从太空探索到日常医疗工具等需要具有超强强度和柔韧性材料的领域。
Ti-Al-Cr 合金与其他超弹性合金在轻质和工作温度范围方面的比较。 图片来源：©Nature Portfolio
研究团队采用了合理的合金设计和精确的微结构控制等先进技术。 通过使用相图，研究人员能够选择合金成分及其比例。 此外，他们还优化了加工和热处理方法，以达到理想的材料性能。
这项研究的意义不仅限于眼前的实际应用。\”这一发现不仅为超弹性材料设定了新标准，还为材料设计引入了新原则，这无疑将激励材料科学取得进一步突破，\”Xu 补充道。
这一突破的详细内容发表在2025年2月26日的《自然》杂志上。
编译自/ScitechDaily
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