研究人员表明纳米空隙可改善材料性能

空隙或孔隙通常被视为致命缺陷，会严重降低材料的机械性能，应在制造过程中消除。

然而，中国科学院金属研究所金海军教授领导的研究小组提出，空隙的存在并不总是有害的。相反，如果“适当”地将空隙添加到材料中，空隙可能是有益的。

研究团队证明，与没有空隙的样品相比，具有大量纳米级空隙的金属表现出更好的机械性能。

该项研究成果发表于《科学》杂志。

该团队开发的新材料被称为纳米空隙分散金(NVD Au)。它包含大量纳米级空隙，尺寸从几纳米到几百纳米不等。这些空隙均匀分布在整个材料中。制造 NVD Au 结合了称为脱合金的腐蚀过程以及压缩和热退火处理。

研究人员发现，与完全致密的金相比，NVD Au 的拉伸强度和延展性有所提高。换句话说，具有分散纳米空隙的 NVD Au 能够承受更高的负载，并且可以拉伸到更长的长度而不会断裂。

这与通过粉末烧结或增材制造制备的具有大空隙的材料中观察到的效果完全相反。NVD Au 的优异性能归因于增强的位错-表面相互作用并抑制了该结构中的裂纹成核。

金教授表示：“我们同时实现了 NVD 强化和密度降低，从而实现了轻量化。此外，它不涉及任何成分或相的变化，因此可以在很大程度上保留基础材料的优异物理/化学性能。”

这种强化方法可应用于从便携式电子产品到航空制造等许多领域。