數千年來，人類在開發新型金屬合金方面進行了無數的實驗。通常來說，在任何一種合金中，某一金屬的成分將占據主導，而其余金屬只占少量比例。

    顛覆認知的發現

    然而，一項由麻省理工學院團隊在去年5月發布的研究發現了一種可能顛覆人類在過去很長時間內在合金開發認知上的新方法，使用這種方法可能幫助人類制造出更多擁有新屬性的合金類別。

    該方法發表于《自然》雜志中，其內容可能顛覆過去在合金研發上的傳統思想，即提高金屬合金的強度會不可避免地降低合金的延展性（金屬能夠變形而不折斷的能力）。

    研究依據

    該新方法部分基于目前的一項研究熱點——高熵合金。高熵合金由多種金屬元素按照等原子比或接近于等原子比而合成，一些材料研究人員認為以這種比例進行混合可以產生單相顯微組織同時提高機械制品的耐久性和穩定性。

    盡管科學家對高熵合金充滿期待，但直至今日有關高熵合金的研究尚未研制出可行的高級合金。因此，麻省理工學院團隊決定獨辟蹊徑，其研究人員將標準的高熵合金研制方法與煉鋼技術相結合（鋼鐵是目前人類所研制出的最堅固的材料之一）。

    仍待研究

    該團隊通過該新方法研制出的合金在性能上優于大部分高熵合金，其擁有更好的延展性和穩定性。然而，新型合金不如鋼鐵穩定，麻省理工學院團隊稱其將繼續通過研究來研制更穩定的高熵合金，但目前其研制出的合金已成功證明了該種混合方法的可行性。

    三維打印

    三維打印通常被視為是制造的未來，合金無疑也被涵蓋在內。

    潛力無窮

    盡管目前設備零件可以通過三維打印進行制造，但馬克斯-普朗克研究所則認為現有的合金使用并未發揮該技術的全部潛力，因此，其專門成立了合金增量制造的研究小組。

    卡耐基梅隆大學的研究人員遇到了麻煩

    卡耐基梅隆大學的研究人員宣布他們正在設法解決三維打印鈦金屬的問題。在對3D打印鈦金屬進行深度X射線探測之后，研究人員們發現該材料內部的存在高孔隙度的問題。三維打印的鈦金屬中存在的微小孔隙小到幾微米，大到幾百微米不等，而且隨機分布，導致使用鈦材料3D打印的金屬對象內部有可能出現裂紋線。

    該團隊隨后又發現三維打印機激光束的能量，速度和間距均會對由鈦粉三維打印物體的孔隙度造成影響。盡管通過調整參數可以有效減少3D打印鈦金屬的孔隙度，但卻無法完全消除該問題。

    卡耐基梅隆大學的研究人員認為影響孔隙度的因素可在金屬在粉末狀態下被發現，所以通過研究鈦粉，他們有可能可以使其制造成果得到最大化。

    大數據法

    人類過去對新合金的尋找所做出的努力一直處于遞增的狀態，通常這些努力都是通過不斷進行實驗而進行的。但隨著超級電腦的問世，如今材料研究人員能夠借助大數據的力量。

    潛在新合金尋找計劃

    研究人員已經制作出有關潛在新合金的一覽表。即使是從失敗研究中所獲得的信息也能有效提供給超級電腦作為有用的信息來使用。盡管有些潛在的新合金只在理論上存在，但工程師已經開始對它們進行復核，通過他們想要獲得的合金特性，篩選出值得合成和應用的潛在合金對象，例如，研究人員可能嘗試查看某一合金的傳導性或絕緣性以及其作為磁體時的磁性表現或其能夠承受的壓力。

    困難重重仍需努力

    研究人員在能夠完全運用大數據的路上還需要克服一系列的困難。首先，計算機模型目前在有關如何具體通過實驗室研制出理想的材料方面所提供的幫助還遠遠不夠。其次，該方法無法很好地轉化為對結構材料的研究，如鋼鐵等可用于建造飛機機翼或引擎的材料，造成該問題的原因歸咎于某些力學性能（如彈性和硬度）主要取決于加工材料所采用的方式，而計算機代碼無法對其進行描述。

    短期看來，材料研究人員必須依賴實驗和不同項目之間所進行的數據交換。但長期來講，研究人員還得寄希望于計算機科學能在接下來的幾十年內取得跨越式的飛躍。