新型大块金属合金显示出大于4.3%的大弹性极限应变

一个研究小组开发了一种块状铜基合金，该合金在室温下具有迄今为止最大的拉伸弹性应变。

即使受到一定程度的压力，金属也可以由于弹性而弹回原来的形状。弹性变形大的材料在日常体育用品和医疗器械中提供了更大的柔韧性，因此备受追捧。

理论上，大多数金属和合金可以承受大约10%的应变值;但这是当金属被缩小到微米级或纳米级时。当这些金属呈块状时，就像它们在大多数实际工程应用中一样，弹性应变会降至1%以下。例如，不锈钢的弹性应变小于0.2%。

在东北大学工程研究生院特聘助理教授ShengXu的带领下，该小组开发了一种大块铜基合金，由于BCC单晶的可逆晶格应变，该合金在室温下表现出>4.3%的拉伸弹性应变阶段。

材料表现出的弹性软化行为意味着拉伸应力和应变之间的关系不是线性的，这意味着它不遵循传统的虎克定律行为。

胡克定律是一种弹性理论，概括了物体的弹性与所施加的应力成正比。要获得较大的弹性应变、较低的杨氏模量(本质上是揭示材料拉伸和变形难易程度的数字)，还需要高强度。但在传统金属材料中，这些特性之间存在权衡。

尽管如此，这种新材料独特地表现出<25GPa的低杨氏模量和0.47的大泊松比。换句话说，这种材料即使在承受少量应力时也具有很高的弹性，而且非常坚固。

此外，制备合金的大块单晶需要循环热处理，这是一个使其能够大规模生产的简单过程。

“我们的大块合金可以用作具有高可恢复性的弹簧材料，它们也可以应用于采用应变介导传感器的设备，例如可拉伸电子设备，”Xu说。“这种新合金的低杨氏模量类似于人体骨骼，因此具有用于医疗应用的潜力。”

该研究的详细信息于2022年9月27日发表在《自然通讯》杂志上。

展望未来，该研究小组希望对合金的大弹性变形的功能疲劳进行测试，这是其实际应用的基础。他们还与相关行业合作，探索该合金更多的应用可能性。