“既强且柔”的奇异金属，让变形飞机、机器人的超强人工肌肉成为可能！

作者 李传福 史湘绮

在现代科技的飞速发展中，我们对材料的性能要求越来越高。特别是在航空航天、机器人技术以及人工器官等领域，对材料的强度和柔韧性都提出了苛刻的要求。近日，西安交通大学前沿院及金属材料强度国家重点实验室的科研团队在《自然》杂志上发表了一项突破性研究成果，他们成功研发出了一种新型金属合金，这种合金不仅具有超高强度，还拥有类似高分子材料的超高柔韧性，为未来技术的发展打开了新的可能性。

这种新型合金是带有两种马氏体“种子”的独特应变玻璃状态合金（DS-STG），它是基于Ti-50.8Ni合金，通过一种创新的三步热机械处理工艺制备而成。这种合金的问世，打破了长期以来金属材料在强度和柔韧性之间不可兼得的传统观念。在传统的材料科学中，高强度往往意味着低柔韧性，因为高强度需要强的原子键，而这又会限制材料的变形能力。然而，DS-STG合金的出现，却实现了在保持超高强度的同时，还具有超低的弹性模量，这使得它在-80℃到+80℃的宽温域内都能展现出类似橡胶的柔韧性。

这种“既强且柔”的特性，使得DS-STG合金在变形飞行器、超级机器人、人工器官等未来技术领域具有巨大的应用潜力。例如，在航空航天领域，这种合金可以用于制造能够根据飞行条件变化而改变形状的飞机机翼，从而提高飞机的性能和燃油效率。在机器人技术领域，DS-STG合金可以用于制造超强人工肌肉，使机器人的动作更加灵活和精确。此外，这种合金在医疗领域也有望发挥重要作用，比如用于制造更加灵活和耐用的人工关节。

DS-STG合金的研制成功，得益于科研团队对应变玻璃的深入研究。应变玻璃是一种特殊的非晶态合金，它在微观结构上呈现出无序排列，但在宏观上却能展现出一定的弹性和塑性。科研团队通过精确控制热处理过程，使得合金中形成了具有特定取向的两种马氏体晶种，这些晶种在应力作用下能够无障碍地转变为其他相态，从而实现了超低弹性模量和超大可恢复应变。

此外，DS-STG合金还展现出了优异的抗疲劳性能。在进行了超过500万次的循环加载测试后，合金仍然没有出现疲劳破坏的迹象。这一特性对于需要长时间、高频率运作的航空航天部件和机器人关节来说至关重要。

随着这种新型合金的进一步研究和应用，我们有理由相信，变形飞机、超级机器人和人工器官等曾经只存在于科幻小说中的概念，将会逐渐成为现实。这不仅是科技进步的体现，更是人类智慧的结晶。