中研院研發超彈性高熵合金 登國際期刊

中央研究院應用科學研究中心研究員包淳偉（圖）與跨國團隊合作，研發出超彈性高熵艾林瓦合金，突破合金材料極限，研究登上國際期刊。 資料照。（圖／自中研院提供）

【新唐人亞太台 2022 年 03 月 10 日訊】隨尖端科技發展，材料科學研發也日新月異，中央研究院應用科學研究中心研究員包淳偉與跨國團隊合作，研發出超彈性高熵艾林瓦合金，突破合金材料極限，研究登上國際期刊。

傳統合金材料是由一種成分濃度最高的主體元素加入其他元素組成，例如鋼材是以鐵為主體元素，再摻雜碳及其他元素，而高熵合金是由多種元素以相近濃度均勻混合，突破傳統材料瓶頸，具有強度提升，更加耐磨、耐溫及輕量化等優勢。

繼國立清華大學材料科學工程學系特聘教授葉均蔚2004年提出高熵合金的概念後，已有少部分產業應用，如金屬切削加工使用的刀具等，許多研究人員也在此基礎上持續深化，除高熵合金外，目前材料學界也積極研發其他高熵材料，如高熵陶瓷，高熵二維材料等，預期可應用在電池、產氫技術以及光電領域。

中研院今天發布新聞稿指出，包淳偉與跨國團隊合作，以理論模擬結合實驗結果，首次發現結合鈷、鎳、鉿、鈦、鋯這五種元素，原子大小差異高達11%的組合，能形成晶體結構穩定的高熵合金，透過電腦模擬以及機械性質量測結果也顯示，這種新合金不僅不容易產生永久變形，也有目前所知的最高彈性極限，相較絕大部分金屬，可以承受更大的形變。

除此之外，不同於大部分金屬加熱後會軟化，新合金表現出艾林瓦效應，對巨大溫差接近「無感」，即使加熱到攝氏726度左右，其剛度仍然與室溫下相當，實驗結果也顯示，新合金的彈性能量耗損極低，也就是說，未來若製成機械設備零件，可讓驅動設備的輸入能量盡可能轉換成推進力，不致於浪費能量。

包淳偉指出，這項合作研究始於2018年應邀前往香港城市大學演講，城大教授楊勇當時在實驗室成功製備出超彈性高熵合金，但是許多實驗量測結果無法解釋，後來他便與當時他的博士後研究員、台北科技大學材料及資源工程系助理教授陳信安，一起利用電腦模擬，將實驗所觀察到的現象，以理論模型計算，得出精確的定量結果，包括原子周遭環境、晶格畸變程度以及晶體熱力學穩定程度等實驗無法量測的項目，對照實驗結果後，從而驗證新合金的性質。

包淳偉表示，研究團隊正持續進行更大尺度的分子模擬，希望能將此研究成果應用在要求恆定彈性、需應付溫度急遽變化的高精密元件中，例如民生、生醫、能源、航太等產業。

中研院表示，這項研究成果已於近期登上國際知名學術期刊「自然」（Nature）。

（新聞來源：中央社）