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香港城市大学深圳研究院科学家成功研制最强镁合金全球首创
2017/4/17 17:12:30 香港城市大学深圳研究院 点击数:
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香港城市大学副校长(研究及科技)、香港城市大学深圳研究院院长、先进结构材料研究中心主任吕坚讲座教授团队最近在材料研究取得重大突破,成功研制全球首创的超纳镁合金材料。这类尖端新型材料的强度较现有超强镁合金晶体材料高出十倍,变形能力较镁基金属玻璃高两倍,并可发展成生物降解植入材料。本次重大研究成果刚在国际顶尖科学学术期刊《自然》上发表。

做出这项突破的研究团队所有成员均来自香港城市大学及深圳研究院,包括领导计划的吕坚教授、由其指导的博士后研究员吴戈博士、助理科学主任陈稼祥博士、研究员兼浙江大学副教授朱林利博士以及高级副研究员孙李刚博士。吕坚教授团队一直致力进行高强高韧结构与功能材料的研究,以突破现有物料的局限。经过五年多的努力,吕教授和团队成功研制两相结构单元都小于10纳米的合金膜结构,并将其名为超纳双相-玻璃纳米晶(Supra-nano-dual-phase glass-crystal),当中超纳定义为小于10纳米,而玻璃为非晶体状态。这是全球首创的合金结构系列。

吕教授指出,新型合金材料可应用在生物降解植入物料中,有极大应用潜力,镁基超纳双相-玻璃纳米晶材料将会成为新的原型材料,可用于生物降解植入,具有超高耐磨性能,病人可因此避免进行第二次手术以取出零件;同时,镁是对身体有益的元素,有助康复。此外,新材料可制成涂层加在人体膝盖、臀部的人工关节上,提高关节的抗磨损和抗腐蚀能力,更可减低患者对人工关节金属敏感的风险。新材料也可应用在各种不同的微机电系统,延长系统的寿命。

镁合金密度低,是一种理想的轻型结构材料,在消费电子工业(流动电话、平板及手提电脑),航空及汽车领域都有广泛的应用前景。不过,科学家一直希望进一步提升镁合金的强度和抗磨损能力等特质。新发明的镁基超纳米双相-玻璃纳米晶材料正好弥补原来材料的不足。它具有超高强度,每平方毫米可承受超过300千克压力,并具超高耐磨性及变形能力。

此材料使用特殊的磁控溅射方法制造,透过调整结构中的晶体状态和非晶体状态的比例,增加材料的强度。团队成功研制的镁基超纳米双相-玻璃纳米晶材料,证明新型结构可透过仔细调控制作技术达致,也为未来发展各种新型超纳米结构及其相关的特异物理及化学特质,带出一个全新方向。

 

吕坚教授简介:

吕坚教授目前是香港城市大学副校长,深圳研究院院长,深圳市航空零部件预应力表面工程重点实验室主任,法国国家技术科学院(NATF)院士,npj Computational Materials编委。2006年他获得了“法国国家荣誉骑士勋章”,2017年获得了“法国国家荣誉军团勋章”。吕坚教授的研究领域主要为:先进结构材料与力学;实验力学;残余应力与材料预应力工程。

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