香港大学研发出超级钢，指甲大小可以承重一头大象
香港大学研究团队研发出一种“超级钢” ， 可以兼顾钢材的高强度、延展性和韧性 。5月12日 ， 香港大学机械工程系教授黄明欣在“超级钢”研究项目新闻发布会对界面新闻采访人员称 ， 传统科学观点认为 ， 高端钢材要求的高强度、延展性和韧性三项指标是难以兼得的 ， 但“超级钢”实现了突破 ， 目前正在跟一些企业商谈合作 ， 且在申请多国专利 。“超级钢”又被称作D&P（Deformed & Partitioned）钢 。黄明欣对界面新闻采访人员表示 ， 一块1平方厘米大小、厚1.5毫米的“超级钢”样品 ， 可以承受3吨的重量 。 这相当于一头成年亚洲象的重量 。
正在做测试的“超级钢” 。 图片来源：香港大学汽车、航空及国防等工业对金属材料的要求 ， 既需要超高强度来大幅提高结构承重抗变形的能力 ， 也希望材料有良好的延展性和韧性 ， 不容易折断碎裂 ， 让零部件能够精准成型 ， 并防止出现材料和部件意外失效的情况 。但对于钢材来说 ， 强度高往往意味着不易延展、容易断裂 。传统科学观点认为 ， 金属的强度、延展性和韧性三种属性 ， 有着此销彼长的关系 ， 即提升其中一种属性的功能时 ， 其余一或两种会相应降低 ， 三者无法俱得 。2017年 ， 黄明欣团队取得高强度和高延展性组合的突破 ， 在维持钢材的超高强度下 ， 使其可以精准成型 。这一研究成果论文发表在当年的《科学》（Science）期刊上 。但在钢材韧性的研究上 ， 突破更为困难 。 黄明欣称 ， 提升钢材强度往往会降低韧性 ， 导致材料脆性增加 ， 相关研究工作相当艰巨 ， 当强度进入超高范围时 ， 进一步改善材料韧性的难度将以倍增 。目前 ， 应用于桥梁缆索、装甲车的工业钢材屈服强度极高 ， 可达到1.7 GPa ， 即结构承重抗变形能力很强 ， 但韧性度最高也未能超越65 MPam½ ， 未达到理想状态 。2019年 ， 黄明欣团队与美国加州大学伯克利分校（UC Berkeley）国家实验室进行了合作 。 今年 ， 他们在提升“超级钢”的韧性上取得重大进展 。5月8日 ， 双方合作将最新的研究成果也发表在了《科学》期刊上 。 始于1880年的《科学》杂志 ， 是美国科学促进会出版的一份学术期刊 ， 为全世界最权威的学术期刊之一 。据黄明欣介绍 ， 其团队发现D&P钢材具有非常独特的断裂方式 ， 在主裂纹下方 ， 形成很多微小裂纹 。黄明欣对界面新闻采访人员表示 ， 这项最新的科研突破可以理解为 ， 在一块普通钢材上 ， 实现了纵横交错的“裂纹” ， “裂纹”在保证强度的前提下 ， 实现韧度增强 。“这些微小裂纹能有效吸收由外力引致的能量 ， 从而大幅提高钢材的断裂韧性 ， 远高于目前使用的钢材料 。 ”黄明欣说 ， 这个概念被称之为“晶界分层开裂增韧” 。
“超级钢”独特的片层状结构 。 图片来源：香港大学据黄明欣称 ， “超级钢”的屈服强度和断裂韧性 ， 高于现在航空航天用的马氏体时效钢 ， 成本只有它的1/5 。马氏体时效钢的屈服强度和断裂韧性分别是1.8 GPa和70 MPa m½ ， 属于高屈服强度和高断裂韧性 ， 价格堪比黄金 。那以高炉为主要工艺的钢厂 ， 是否可以生产“超级钢”？黄明欣对界面新闻称 ， 这需要钢厂加入温轧工序 ， 通过改造现有的冷轧或者热轧设备得以实现 。 工艺改造后 ， “超级钢”量产的可能性大幅增加 。黄明欣预计 ， “超级钢”最快投入商用的产业是军工防弹类 。
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