記者從中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心獲悉，該中心金海軍研究員團隊將脫合金與電沉積相結合，在完全互溶且熱力學穩定不易分解的銅—金合金體系中，構筑出類似于調幅分解產生的納米結構，形成了仿調幅分解結構合金或人工調幅合金。這一新型納米金屬材料具有接近理論值的高強度，同時表現出粗晶材料的塑性變形特征，為材料的強韌化和功能化設計提供了新思路。相關研究成果近日發表于《美國科學院院報》。
據介紹，該團隊利用脫合金腐蝕將銅—金固溶體中銅（或銀—金固溶體中銀）選擇性溶解，促使未溶解金原子自組裝形成納米多孔金，再用電化學沉積將銅回填入納米孔，形成全致密仿調幅分解結構銅/金合金。
“新材料保留了前驅體合金的粗大晶粒，其晶內由同為面心立方結構、晶體取向一致、且在納米尺寸互相貫通的銅—金兩相構成。”團隊成員介紹，該材料兩相間呈三維空間連續、彎曲的半共格界面，相界上規則地排列著高密度的失配位錯，兩相特征結構尺寸可在納米至亞微米區間變化。
和多層膜等納米材料在較高臨界尺寸以下即發生軟化不同，仿調幅分解結構銅/金合金的強度隨尺寸減小而持續升高，直至接近其理論強度。更有趣的是，隨著特征尺寸細化至50納米以下，其塑性變形也從傳統復合材料向單相材料變形方式轉變。
在此臨界尺寸以下，新材料在具有納米材料高強度的同時，也具備了單相粗晶材料的變形行為特征，展現出綜合力學和物理性能優化的巨大空間。