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      POSTECH開發「超適應體」高熵合金:極端溫差下仍具卓越性能

      韓國浦項科技大學(POSTECH)材料科學家近期開發出一種嶄新的高熵合金(High-Entropy Alloy, HEA),能在從攝氏 -196°C 到 600°C 的極端溫差範圍內,仍維持優異的機械性能。這項技術突破預示著航空航太、汽車與能源產業的材料應用將迎來嶄新局面。

      POSTECH的跨學科研究團隊由材料科學與工程系、鋼鐵技術研究生院與機械工程系的金炯燮(Hyoung Seop Kim)教授領導。他們提出一項嶄新材料概念:「超適應體(Hyperadaptor)」,旨在克服傳統金屬在極端溫度條件下性能劇烈波動的限制。

      在日常生活中,我們常見金屬對溫度非常敏感——例如門把手在冬季冰冷刺骨,在夏季則灼熱難握。這樣的特性使得傳統金屬材料難以應用於如火箭噴射引擎、汽車排氣系統或高溫渦輪等高低溫劇烈變化的場域。

      這款新型鎳基高熵合金包含鎳、鐵、鈷、鉻、鋁與鈦等元素,並採用面心立方(FCC)晶體結構,擁有良好的延展性與高強度。其卓越的穩定性來自合金內部均勻分布的奈米級L1₂析出物,這些微細顆粒有效抑制材料變形,同時維持滑移機制一致來調節應力,使材料的機械性能幾乎不受溫度影響。

      圖為鎳基高熵合金的拉伸性能與微觀結構,該合金在寬廣溫度範圍內展現出對溫度不敏感的力學性能。(圖片來源:浦項工科大學)

      研究指出,這款合金在從液態氮溫度(-196°C)到高達600°C的廣泛範圍內,都展現出穩定的強度與延展性,為業界首見。

      這種溫度不敏感材料的潛力極大,特別適用於以下產業:

      • 航空航太:如火箭與噴射發動機,需承受極端冷熱循環。
      • 汽車工業:如排氣系統與高性能引擎部件。
      • 能源產業:如發電渦輪、極端環境下的管道與熱交換器。

      材料在這些環境中能保持穩定性,不僅提高了設備安全性與可靠性,也有助於延長壽命與降低維修成本。

      金炯燮教授總結表示:「我們的高熵合金突破了現有材料的性能瓶頸,展現出一種新型的『溫度不敏感』材料範式。『超適應體』不僅是一種新材料,更是一種新的設計理念,將為未來極端環境應用提供強大支撐。」

      研究成果已正式發表於國際材料科學期刊《Materials Research Letters》,象徵著高性能合金材料研發邁入新時代。

      參考文獻

      • “Hyperadaptor;鎳基高熵合金在寬溫度範圍內的溫度不敏感拉伸性能”,作者:Hyojin Park、Sujung Son、Soung Yeoul Ahn、Hyojeong Ha、Rae Eon Kim、Jae Heung Lee、Hyo Moon Joo、Jung Gi Kim 和 Hyoung Seop Kim 和 Hyoung Seop,20255年快報。 DOI:10.1080/21663831.2025.2457346
      • 韓國科學家研發出超級金屬,極端溫度下強度不減
      • Korean Scientists Develop Super Metal That Remains Strong No Matter the Temperature

      (首圖來源:AI)


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