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麻省理工學院發現金屬材料自我修復機制
來源:中機院  時間:2013-10-12  點擊:619
自然界中的生物體和具有記憶功能的有機材料等，在遭受損傷時具有自我康復的功能。然而近日，麻省理工學院的研究人員在一項金屬特性實驗中意外發現，受損的金屬也具有自我修復的功能。

        自然界中的生物體和具有記憶功能的有機材料等，在遭受損傷時具有自我康復的功能。然而近日，麻省理工學院的研究人員在一項金屬特性實驗中意外發現，受損的金屬也具有自我修復的功能。

        金屬合金分子結構電腦模擬顯示，微晶粒之間的邊界會在壓力下出現裂痕。大多數金屬都是由細微的晶粒構成，這些晶粒的大小和方向能夠影響金屬的強度和特性。但在某些條件下，壓力可以讓這種晶粒的微觀結構發生改變：使晶界（晶粒邊界）發生移動，而晶界移動則是修復“創傷”的關鍵。

        近幾十年來，科研人員對固體金屬中晶界的移動一直開展著研究，但發現只有某些晶界才發生導致自我修復的現象，即只有部分晶界延伸到一個晶粒，但不是所有部分。這造成了一種被稱之為“向錯”的缺陷。實際上早在一個世紀前，“向錯”就已經被觀察到，但當時認為這只是一種奇特現象。當麻省理工學院（MIT）材料科學和工程教授邁克爾·戴姆克維茲和研究生徐國強在實驗中意外發現，金屬中晶界在受外力作用產生裂痕后可以開展全面的修復行為，而且這種自我修復功能，其實是向錯缺陷帶來的結果。

        為重現這一現象，他們為之建立了計算機模型，通過模型演示能清楚地觀察到金屬材料在遭受外力創傷時，晶界發生移動從而完成自我修復的過程。戴姆克維茲教授認為，金屬內部原則上都存在一個縮小外力造成裂痕的機制。

        向錯有強烈的應力場，“實際上它們完全可以減弱外加負載產生的影響。”戴姆克維茲教授說，“當破裂的材料兩邊被撕開時，這種機制阻止裂痕不再進一步擴大，并且使之產生愈合。”

        發現這個機制后，MIT的研究人員計劃進一步研究如何設計出相應的金屬合金，以便在特殊應用條件下產生自我修復的功能。戴姆克維茲教授指出，合金微觀結構控制技術已經存在，現在只需要計算出如何獲得理想的結果。“我們為之打開了通途，如何設計出可以自我復原的金屬材料不會太久。”

        詳細研究成果發表于近期出版的《物理評論通訊》上。

        中機院產業規劃所認為，金屬材料自我修復機制，為設計出可自我復原的金屬打開大門，新材料面世指日可待。
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