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登上《天然》封面的超强合金是什么?深港联合出品强度超同类资料10倍
更新日期:2021-12-13 02:07:40 来源:环球体育官方网站登录

  “这本刊登全球科技范畴严重打破的刊物每年出书52期,咱们我国人的科研立异效果占有了其间一期的封面故事!”虽然间隔最新一期的《天然》杂志纸质版正式出书的时刻现已过去了几天,但吕坚和他的创业团队依然掩不住满脸的骄傲和振奋。

  5月4日出书的《天然》纸质版杂志的封面主题是“POWERFUL ALLOY”(“超强合金”),这是一项由香港城市大学副校长、香港城市大学深圳研讨院院长、先进结构资料研讨中心主任吕坚带领的科研团队获得的科研效果。这也是近年来,我国研讨单位在物理、资料科学等范畴的效果初次被选为这本威望科学期刊的封面故事。

  这项以香港、深圳科研人员为主体完结的世界级新资料立异效果,是我国推动新资料范畴科技立异的一个缩影,亦是深圳加快构建世界协同立异渠道,集聚全球立异能量进程中开放的一束科技之光。

  5月9日,记者特地走进坐落深圳虚拟大学园区的香港城市大学深圳研讨院,采访科研团队带头人,了解这项技能破蛹成蝶的进程,探究其运用远景,捕捉其在新资料范畴激起的涟漪。

  此前,吕坚的团队一向致力于进行高强高韧结构与功用资料的研讨,以打破现有物料的限制。经过五年多的尽力,该团队运用特别的磁控溅射办法,经过调整结构中的晶体状况和非晶体状况的份额,添加资料的强度,成功研制出两相结构单元都小于10纳米的合金膜结构,并将其命名为“超纳双相-玻璃纳米晶”(Supra-nano-dual-phase glass-crystal),其间“超纳”界说为小于10纳米,而玻璃为非晶体状况。

  本次严重研讨效果得到了国家天然科学基金委严重项目的赞助,宣布在世界顶尖科学学术期刊《天然》上。

  这本1869年在英国创刊的世界威望科学杂志最新一期的封面主角便是具有超强才能的“POWERFUL ALLOY”。紫色布景下,正是一个使用透射电子显微镜捕捉到的超强镁合金薄膜的微观结构。

  文章指出,这是全球创始的合金结构系列,可以为将来展开各种新式超纳米结构及其相关的特异物理及化学特质翻开一条新路。它的强度较现有超强镁合金晶体资料高出十倍,每平方毫米可接受超越300公斤压力。一起,它具有超高耐磨性及变形才能,变形才能较镁基金属玻璃进步两倍,并可展开成生物降解植入资料。

  “这种新式结构的资料强度,超越了一切已知镁基纳米资料,并挨近理论上镁基合金的强度极限。”吕坚说。

  资料显现,镁合金资料具有密度低、重量轻、易于加工等特色,一向是资料学的研讨热门,而且被广泛运用于移动电线C消费电子和轿车、航空等范畴。

  吕坚介绍说,固态金属在常温下是以金属晶体的相态存在的。同种单质金属或合金份额不变的情况下,构成金属资料的微结构(如晶粒、孪晶等)形状、份额、巨细等发生变化,都会显着影响金属资料的性质。

  科学家经过电子显微镜技能,发现跟着构成金属资料的微结构尺度不断减小,资料的强度和硬度、耐性等特性会发生变化。当单个晶粒的直径到达100纳米以下时,这些现象变得特别显着。

  “咱们研制的是两相结构单元都小于10纳米的合金膜结构,在具有超高强度的一起,变形才能较镁基金属玻璃高两倍。”吕坚说。

  此前,科学家一向期望进一步进步镁合金的强度和抗磨损才能,但因为在制备纳米金属晶体时存在必定的缺点,然后导致全体资料强度很难到达理论值。

  吕坚团队在研制进程中,创造性地将纳米级镁-铜合金晶体嵌入到镁-铜-钇合金的非晶态金属外壳,制成了这种超高强度的镁基超纳双相-玻璃纳米晶资料,有用弥补了现有资料的缺乏。

  吕坚表明,因为双相超纳资料的两相几许尺度均小于10纳米,因而具有不同寻常的力学和物理学功能,在超高强度轻质结构的工业运用中存在巨大潜力,比方用于制造航空航天和自动化范畴的高强度、轻量化零件。

  “这种新式合金结构有望在3C类硬件范畴首先得到运用。而且制造这次新资料所选用的磁控溅射办法已非常老练,可以运用于大规划资料制备。”吕坚以为,珠三角区域3C硬件出产企业很多,工业链齐备,可以大大加快这一新资料科研效果的工业化进程。

  与此一起,镁基合金在生物医学范畴也存在宽广运用远景。吕坚指出,新式合金资料可运用在生物降解植入物猜中,患者可因而防止进行第2次手术以取出零件。

  此外,新资料还可制成涂层加在人体膝盖、臀部的人工关节上,进步关节的抗磨损和抗腐蚀才能,更可减低患者对人工关节金属灵敏的危险。

  “特别令人骄傲的是,这归于一项悉数由我国人完结,而且获得世界认可的自主科研立异。做出这项新打破的研讨团队一切成员均来自香港城市大学及深圳研讨院,除了我之外,还包含博士后研讨员吴戈博士、助理科学主任陈稼祥博士、研讨员兼浙江大学副教授朱林利博士、高档副研讨员孙李刚博士等。”

  吕坚自身便是一个深港立异协作的活比如。1978年,17岁的吕坚以优异的效果考入北京大学化学系。之后他获国家奖学金公派,赴法国贡比涅技能大学留学,1986年获得博士学位。2005年,在法国留学和工作了二十多年的吕坚出任香港理工大学机械工程系系主任兼讲座教授,2010年被香港城市大学聘为科学及工程学院院长。2011年,吕坚获选为法国国家技能科学院院士,成为该院300位院士中首位法籍华人院士。2013年,吕坚被任命为香港城市大学副校长、香港城市大学深圳研讨院院长,成为深港两地在物理、资料科学范畴的立异领头羊之一。

  谈及自己深耕多年的新资料工业,吕坚指出,当时发达国家为重塑制造业优势,纷繁以新资料为打破口,出台了一系列方针,支撑新资料研制和工业化运用。我国也将新资料工业列为要点展开对象,工信部、发改委、科技部、财政部联合拟定的《新资料工业展开攻略》中提出,到2020年,要害战略资料归纳保证才能超越70%,新资料立异才能不断进步,工业系统开始完善。这都为新资料工业展开营建了杰出的方针环境。

  2001年建立的香港城市大学深圳研讨院是广东省第一批新式研制组织,也是粤港澳大湾区内展开科学研讨、技能研制、效果转化、立异创业与孵化育成的重要载体。其下设的多个研讨中心、国家级科研渠道深圳中心、深圳市级要点实验室渠道承当了国家863和973方案、天然科学基金严重研讨方案、广东省粤港要害联合项目等严重课题400多项,出现了一批优异科技效果。

  这种深港立异多赢的形式在香港城大深圳研讨院的人才培育上亦有所表现。在该院与国内多所高校联合培育的300多名博士研讨生中,走出了一批在深圳科技范畴多财善贾的产学研能手。

  现已在3D传感范畴闯出一番六合的奥比中光公司创始人黄源浩2009年在香港城市大学获得光测力学研讨方向的博士学位后,2009年-2010年,又在吕坚教授课题组作为博士后,进行剩余应力丈量及优化方面的研讨。2013年1月,黄源浩将自己在3D传感、天然人机交互范畴的研讨效果进行工业化,建立了奥比中光公司。现在,该公司已成为继苹果、微软、英特此后,全球第四家量产3D传感器的公司。

  新资料工业是深圳市要点展开的新式战略性工业之一。此前出台的《深圳市战略性新式工业展开“十三五”规划》中指出,到2020年,尽力构建具有世界竞争力的新资料工业集群,工业规划到达2300亿元。

  现在在深圳新资料技能研制和工业运用范畴,聚集了一大批市场规划大、技能才能强的立异型企业。光启具有全球首条完成量产的超资料出产线年;华讯方舟成功研制了世界首块石墨烯太赫兹芯片;华为正研讨如何将石墨烯效果运用于消费电子产品;柔宇科技出资超越100亿元的柔宇世界柔性显现基地估计2017年末正式建成投产。柔宇选用这种新式柔性资料出产的全柔性显现屏可运用于消费电子、智能交通、智能家居、运动时髦、修建装修等多个职业。

  记者5月9日从深圳市统计局得悉,在深圳8000多家国家高新技能企业中,新资料企业有300余家,上一年新资料工业添加值373.40亿元,同比增加19.6%,工业规划超越1650亿元。本年一季度,深圳新资料工业完成添加值81.09亿元,增加11.7%,坚持了杰出的展开态势。

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