在航空航天、汽车制造及消费电子等关键领域，对轻质高强度材料的需求持续增长。近期，辽宁材料实验室材料素化研究所与中国科学院金属研究所、南京理工大学合作，提出了一种创新性的材料强化方法——将孔洞从传统上的缺陷转变为有益的“强化相”。这项研究不仅为材料科学带来了新的视角，也为这些领域提供了重要的技术支持。
研究人员利用脱合金腐蚀法在金中制备了均匀分布的纳米级孔洞，并通过压缩和退火处理形成了含有大量弥散纳米孔的新材料。实验发现，引入体积分数为5%至10%的纳米孔后，材料的屈服强度提升了50%-100%，同时保持了良好的塑性，部分样品的延展性甚至优于同等晶粒尺寸的完全致密材料。研究表明，纳米孔的存在有助于减轻应力集中，抑制裂纹萌生，并促进了表面-位错间的交互作用，从而提高了材料的应变硬化率和整体性能。
这一研究成果以“Strengthening Gold with Dispersed Nanovoids”为题发表于《Science》期刊，展示了纳米孔作为新型强化相的潜力。与传统的通过添加轻质合金元素（如铝或锂）来实现材料轻量化的方法相比，纳米孔强化技术提供了一种更为直接且环保的减重途径。纳米孔的引入不仅降低了材料的密度，还大幅提升了其机械强度，而不会损失材料的塑性和其他物理性能，如导电性和导热性。
该研究的意义在于它提供了一种新颖的材料设计思路，即利用纳米孔洞来优化材料性能。这种方法不仅可以应用于黄金，还有望推广到其他金属及其合金中，为多个行业提供更高效、耐用的材料选择。未来，随着技术的进一步发展和完善，我们可以期待看到更多基于纳米孔强化技术的高性能材料应用于实际工程中，满足各行业对轻质高强度材料的需求。
材料科学家们一直在寻找不牺牲性能的前提下实现材料轻量化的方法。中国科学院金属研究所及其合作伙伴的研究团队最近的一项研究，展示了一种将孔洞从有害缺陷转化为有利特性的方法，为材料设计提供了新的可能性。
该团队使用脱合金腐蚀法制备了含有均匀分布纳米级孔洞的金材料，并经过压缩和退火处理，观察到了显著的力学性能改进。实验结果显示，加入纳米孔后，材料的屈服强度增加了50%-100%，并且能够保持原有的塑性，部分样品的延展性甚至有所提升。这表明，纳米孔洞可以作为一种有效的强化机制，它们能够在不影响材料基本物理性质的情况下，提供额外的强度和延展性。
与传统通过添加轻质合金元素（如铝或锂）来实现轻量化的方法不同，纳米孔强化技术提供了一种更为直接和环保的选择。纳米孔洞的引入不仅减少了材料的重量，还因其巨大的比表面积促进了材料内部的力学性能优化。研究者指出，纳米孔洞的作用类似于纳米颗粒或析出相，能够分散应力，防止裂纹扩展，提高材料的抗断裂能力。
这项研究的重要意义在于它为材料设计提供了一个新的方向，特别是在需要轻质高强度材料的应用场景中。虽然这项技术目前主要针对金进行了研究，但其原理有望适用于其他金属和合金，为多个行业提供更高效、耐用的材料解决方案。随着研究的深入和技术的发展，我们可能会看到更多基于纳米孔强化技术的材料应用在未来的工程项目中。
