将镍钛诺“转化”成一种超强弹性材料有望制造出可变形的翅膀

　　可变形飞机仍然是科幻小说中的概念，因为科学家们一直在努力开发一种既灵活又坚固的材料，以承受飞行条件。

　　日本国立材料科学研究所(NIMS)的研究人员开发出了一种镍钛合金超强弹性材料。这种材料与钢一样坚固，但延展性是钢的20倍，甚至可以像橡胶一样拉伸，制成可变形的翅膀。该研究结果已发表在最新一期的《自然》杂志上(DOI:10.1038/s41586-024-07900-4)。

　　▲DS-STG合金与典型金属合金和有机材料的比较

　　先前的研究已经确定，钛镍合金具有一些特殊的性能，例如能够拉伸到远高于其他金属合金的极限，同时保持其形状不变;当合金的温度升高时，它可以恢复到原来的形状，问题是这种性能非常受温度限制。

　　▲DS-STG合金在宽温度范围内表现出类似聚合物的超高强度和优异的高应变疲劳抗力

　　作为回应，NIMS任潇教授的团队设计了一个“三步程序”，使镍钛合金在更宽的温度范围内表现出这种特性。

　　首先，研究人员将合金变形并拉伸超过50%，然后将其加热到300°C，然后再次重复，第三次将合金拉伸12%。在这个过程的最后，这种材料能够承受比正常大气压力高18000倍的压力，其强度足以与钢相媲美，并且比常用的合金柔韧性高20倍。

　　▲实现DS-STG合金的三步热加工路线及每步后试样的显微组织

　　到目前为止，研究人员已经成功地使这种钛镍合金在-80°C到80°C的广泛范围内表现出这种特性。

　　任晓兵告诉《新科学家》杂志，这种合金表现出这些特性是因为它的行为更像玻璃而不是金属。据报道，这种合金的分子部分以某种方式排列，允许它支持材料完成变形而不是断裂，而玻璃没有这样的区域，因此它非常脆。

　　值得一提的是，由于开发这种材料的方法非常简单，我们完全可以在其他实验室重复其操作过程和结果，并且这种材料也适合大规模的工业制造，相信未来会有进一步的研究。