近日,俄羅斯莫斯科國立研究技術型大學與(yu) 中國礦業(ye) 大學(北京)聯合組建的科研團隊研製出抗極寒材料,這種材料能夠在異常惡劣的低溫條件(-150℃)下,依然保持著極高的強度以及良好的可塑性,相關(guan) 成果發表在學術期刊《納米材料》上。
2010年,中國礦業(ye) 大學(北京)中俄動力學中心成立,旨在推動數學方法和動力係統理論方法與(yu) 工程問題的交叉研究。中心主任喬(qiao) 建永和王誌強教授長期研究動力係統混沌集的拓撲複雜性及其在斷裂力學中的應用,首次揭示了混沌集上“剩餘(yu) 集”的存在性和複雜性,為(wei) 材料在極寒環境下斷裂裂紋擴展提供了動力學模型,以數學創新啟發了抗極寒材料設計開發的新思路。圍繞這一學術思路,該中心與(yu) 俄羅斯科學家長期合作,開展了一係列科學試驗研究。
2022年,喬(qiao) 建永與(yu) 俄羅斯諾貝爾通訊中心主任丘丘尼克V.M、俄羅斯莫斯科國立研究技術型大學教授烏(wu) 沙闊夫I.V等學者聯合舉(ju) 辦了“凝聚態物質中的物理現象”等國際大會(hui) ,進一步加強了中心與(yu) 俄方在科研、人才培養(yang) 上的合作。
2023年,中俄聯合團隊通過規避材料斷裂裂紋擴展“剩餘(yu) 集”的發育,研發了在-150℃仍保持韌性的低溫材料。這是一種在晶態金屬和金屬玻璃化合物的基礎上開發出的層狀複合材料。
據報道,新材料在受到衝(chong) 擊時也不會(hui) 碎裂成許多碎片,這與(yu) 晶態和非晶態金屬合金邊界上的特殊瞬變過程有關(guan) 。在這一邊界出現裂紋會(hui) 導致裂紋尖端前的原子躍遷,從(cong) 而引起材料強烈的局部加溫。加溫後的金屬更具可塑性,會(hui) 改變斷裂性,抑製裂紋擴展,規避材料斷裂裂紋擴展“剩餘(yu) 集”的發育,這使得樣本在低溫條件下仍能保持強度。
正在研發的這種以晶態金屬和金屬玻璃為(wei) 基礎的複合材料易於(yu) 獲取,而且很容易加工改造。其製造技術基於(yu) 不同成分材料的傳(chuan) 統焊接。團隊從(cong) 理論和實驗上已確定了在各成分良好“關(guan) 聯”的條件下金屬玻璃不會(hui) 產(chan) 生結晶的有效溫度。
未來,團隊計劃改進這種複合材料的製造技術。團隊還將改善其成分,以提高低溫條件下的機械強度和抗輻射能力。這項成果可用於(yu) 製造在低溫或超低溫條件下運行的機器部件和結構,在航天、低溫工業(ye) 和極地領域擁有廣闊的應用前景。
據了解,自中國礦業(ye) 大學(北京)中俄動力學中心成立以來,先後派出博士研究生2人,訪問學者2人次,接待俄羅斯專(zhuan) 家來華十餘(yu) 人次,其中一人獲得中國政府友誼獎。




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