圖1 彌散納米孔強化金（NVD-Au）不同尺度下結構形貌及三維重構圖

圖2具有不同平均孔徑NVD-Au的拉伸性能及NVD-Au與增材制造過程中引入孔洞造成的性能變化對比

近日，我院2018屆校友陳家驥為第一作者，金屬研究所研究員金海軍為通訊作者在期刊《科學》（Science）上發表了題為“納米孔彌散強化金（Strengthening gold with dispersed nanovoids）”的研究論文。該工作提出了一種運用均勻彌散分布的納米孔洞對材料進行強化的結構材料設計思路。

發展新型輕質高強度材料是航空航天、汽車、消費電子等關鍵領域的共同迫切需求。當前材料輕量化一般通過添加更輕的合金元素來實現，與之相比，引入孔洞是更為直觀有效，且更具普適性的材料減重途徑。但一般情況下，少量孔洞的存在可導致材料的強度、塑韌性、疲勞性能等力學性能急劇降低。因此，在鑄造、粉末冶金、3D打印等材料制備加工過程中，孔洞一般被視為嚴重材料缺陷而需嚴格控制并極力消除。

為了探究孔結構的潛在應用，該工作以金為模型材料，通過脫合金腐蝕法制備出結構均勻的納米多孔金，將其適當壓縮后加熱退火，形成一種含有大量彌散分布納米孔的新材料。研究發現，添加體積分數高達5~10%的納米孔后，材料屈服強度提升50~100%，且保持良好的塑性，部分樣品塑性甚至優于同等晶粒尺寸的完全致密材料。該研究表明，特征尺寸低于百納米的孔洞具有類似于納米顆?；蚣{米析出相的強化效應，是一種“零質量、零污染”的新型納米強化相。這一強化方式不僅有助于材料輕量化和回收再利用，且可更大限度保留本體材料的優異物理性能，具有廣闊的應用前景。

該工作的重要合作者有南京理工大學的尤澤升副教授，金屬研究所的解輝副研究員以及遼寧省材料實驗室的關懷副研究員等。該工作得到了國家自然科學基金的資助。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo7579

【論文作者簡介】：

陳家驥，本科就讀于中國礦業大學材料專業（2014-2018），班主任為張含卓老師，期間在陶慶老師指導下參與全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽，團隊作品獲得二等獎。后進入中國科學院金屬研究所攻讀博士學位（2018-2024年），導師為金海軍研究員，研究方向為納米多孔材料。曾獲中國礦業大學一等獎學金，金屬研究所一等獎學金，寶鋼獎學金等。本科學習期間獲得了扎實的材料科學基礎教育，學院的本科生導師制也給予了良好的科研啟蒙。材料專業優秀的教師團隊，良好的學風建設以及科研環境，為每一位學子的進取提供了肥沃的土壤。