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城大成功研制最强镁合金 全球首创

城大研究团队(前排左起:吕坚教授、吴戈博士;后排左起:朱林利博士、陈稼祥博士、孙李刚博士)

香港城市大学(城大)团队最近在材料研究取得重大突破,成功研制全球首创的超纳镁合金材料。这类尖端新型材料的强度较现有超强镁合金晶体材料高出十倍,变形能力较镁基金属玻璃高两倍,并可发展成生物降解植入材料。

是次重大研究成果刚于国际顶尖科学学术期刊《自然》上发表。

做出这项突破的研究团队所有成员均来自城大,包括领导计划的副校长(研究及科技)兼机械工程学讲座教授吕坚教授、由其指导的博士后研究员吴戈博士、助理科学主任陈稼祥博士、研究员兼浙江大学副教授朱林利博士以及高级副研究员孙李刚博士,突显城大雄厚的科研实力。

吕教授团队一直致力进行高强高韧结构与功能材料的研究,以突破现有物料的局限。经过五年多的努力,吕教授和团队成功研制两相结构单元都小于10纳米的合金膜结构,并将其名为超纳双相-玻璃纳米晶(Supra-nano-dual-phase glass-crystal),当中超纳定义为小于10纳米,而玻璃为非晶体状态。这是全球首创的合金结构系列。

吕教授指出,新型合金材料可应用在生物降解植入物料中。他说:「这材料有极大应用潜力,以镁合金为例,可发展成生物降解材料。镁基超纳双相-玻璃纳米晶材料将会成为新的原型材料,可用于生物降解植入,具有超高耐磨性能,病人可因此避免进行第二次手术以取出零件。」同时,镁是对身体有益的元素,有助康复。

此外,新材料可制成涂层加在人体膝盖、臀部的人工关节上,提高关节的抗磨损和抗腐蚀能力,更可减低患者对人工关节金属敏感的风险。新材料也可应用在各种不同的微机电系统,延长系统的寿命。

吕教授解释,镁合金密度低,是一种理想的轻型结构材料,在消费电子工业(流动电话、平板及手提电脑),航空及汽车领域都有广泛的应用前景。不过,科学家一直希望进一步提升镁合金的强度和抗磨损能力等特质。

新发明的镁基超纳米双相-玻璃纳米晶材料正好弥补原来材料的不足。它具有超高强度,每平方毫米可承受超过300千克压力,并具超高耐磨性及变形能力。

此材料使用特殊的磁控溅射方法制造,透过调整结构中的晶体状态和非晶体状态的比例,增加材料的强度。团队成功研制的镁基超纳米双相-玻璃纳米晶材料,证明新型结构可透过仔细调控制作技术达致,也为未来发展各种新型超纳米结构及其相关的特异物理及化学特质,带出一个全新方向。

吕教授很高兴研究获得国际肯定,并指出整个计划全部由城大研究人员设计和进行,是大学同仁努力多年的成果。

转自:http://wikisites.cityu.edu.hk/sites/newscentre/ch/Pages/201704061010.aspx