材料科學(xué)與工程系教授Seok-Woo Lee及其同事已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了存在于一種材料中的超彈性形狀記憶特性，由于這一特性，這種材料可被應(yīng)用在最惡劣的條件下（如最外層空間）。圖片來源：由Peter Morenus提供

    康涅狄格州立大學(xué)（UConn）材料科學(xué)與工程系研究員Seok-Woo Lee及其同事已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了某種材料中存在的超彈性形狀記憶性能，由此該材料可以在最惡劣的條件下（如外太空）用作致動(dòng)器，這也可能是在全新的形狀記憶材料中的首次偉大發(fā)現(xiàn)。

    如果你曾經(jīng)戴過牙套或者佩戴過眼鏡，那么你可能已經(jīng)接觸過形狀記憶材料了。隨著在消費(fèi)產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，例如在玻璃制品方面“非易碎”框架的應(yīng)用和橋梁等民用工業(yè)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，具有形狀記憶特性的材料即使在顯著變形后，通過磁力或熱量可以使其恢復(fù)到其原始形狀。

    Seok-Woo Lee（普惠公司材料科學(xué)與工程系助理教授）研究了鈣鐵砷（CaFe2As2），它是一種金屬間化合物，因其新穎的超導(dǎo)特性而聞名。該材料通常用于高溫超導(dǎo)體的應(yīng)用，科研人員對(duì)其已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究，已經(jīng)研究過了該化合物的超導(dǎo)性和磁性。受到保羅？坎菲爾德（Paul Canfield）美國能源部艾姆斯實(shí)驗(yàn)室（Ames Laboratory）在鈣鐵砷材料電子性能方面的先前研究的啟發(fā)，Seok-Woo Lee開始著手測量該材料的高壓敏感性和應(yīng)變敏感性，以將其作為結(jié)構(gòu)材料的潛在應(yīng)用對(duì)象。

    與康涅狄格州立大學(xué)（UConn）的研究生和本科生團(tuán)隊(duì)以及艾姆斯實(shí)驗(yàn)室、德雷克塞爾大學(xué)和科羅拉多州立大學(xué)的合作者一起，Lee發(fā)現(xiàn)CaFe2As2材料不僅能展現(xiàn)出“反彈”回到原始形狀的能力，還表現(xiàn)出了“巨大的超彈性”。通常情況下，一旦去除了壓縮力，普通金屬合金或金屬間化合物只能恢復(fù)預(yù)變形形狀的0.5％，而CaFe2As2卻可以恢復(fù)預(yù)變形形狀的13％以上。

    除了晶體巨大的恢復(fù)能力之外，研究小組還發(fā)現(xiàn)了砷化鈣鐵的超高強(qiáng)度和顯著的抗疲勞性，如果用作結(jié)構(gòu)材料，其可保證結(jié)構(gòu)性能和結(jié)構(gòu)的完整性。在非常寒冷的溫度下測試CaFe2As2時(shí)，他們還注意到了其另一個(gè)獨(dú)特的特性。當(dāng)測試溫度低至50開爾文或約-370華氏溫度時(shí)，科研人員證實(shí)了該材料還存在形狀記憶效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)有可能會(huì)促進(jìn)科技的發(fā)展，用于深空行程時(shí)其在低溫下可以改變形狀。

    但使Lee感到興奮地事是：通過對(duì)CaFe2As2研究所得的這些發(fā)現(xiàn)，對(duì)于與砷化鈣相同的家族中的其他材料進(jìn)行研究的話，它們可能也擁有這些特性。

    Lee說：“我們的科研結(jié)果可以應(yīng)用于超過400種類似的材料，這一發(fā)現(xiàn)為超彈性材料開辟了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。”我們看到我們的研究結(jié)果有很大的發(fā)展?jié)摿Γ淇梢员粦?yīng)于同行科學(xué)家未來的研究工作中，也可以被應(yīng)用于新技術(shù)發(fā)展的工業(yè)之中“。

    該科研結(jié)果于10月20日發(fā)表在了”Nature Communications“雜志上，其標(biāo)題為”CaFe2As2的超彈性和低溫線性形狀記憶效應(yīng)“。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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