中科院金属研究所研发新型镁基仿生材料，满足航空航天等领域需求

    近日，针对航空航天、精密仪器等领域对于材料减震、吸能等方面的性能需求，中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室刘增乾、张哲峰，钛合金研究部李述军、杨锐等与美国加州大学伯克利分校、中国工程物理研究院开展合作，借鉴天然生物材料三维互穿微观结构的理念，将镁熔融浸渗至增材制造的镍钛合金骨架，构筑成轻质、高强、高阻尼、高吸能镁-镍钛仿生复合材料。

    微观三维互穿仿生结构不仅实现了镍钛增强相与镁基体在性能优势上的互补与结合，而且赋予材料形状记忆与自修复功能。首先，组成相在三维空间相互穿插有利于促进相互间的应力传递，弱化应力集中，使两相的变形更加协调，更好地发挥了镍钛增强相的强化效果，仿生复合材料的强度显著高于基于混合定律的简单叠加。其次，仿生复合材料中基体与增强相之间不仅依靠界面的冶金结合，而且存在三维穿插的机械互锁，有效地避免了因界面开裂造成的过早失效，赋予材料良好的损伤容限。再次，仿生复合材料中组成相在三维空间的贯通，不仅充分保留了镁基体的阻尼性能，而且两相之间的弱界面结合可引入微屈服、微裂纹等新的阻尼机制，进一步提高阻尼性能。此外，在特定温度范围（>150℃），镍钛增强相骨架的形状记忆效应与镁基体的蠕变行为具有耦合效应，镍钛的回复应力远高于基体的蠕变应力，使得形变损伤后的仿生复合材料可通过常规热处理恢复其初始形状和强度，达到形状记忆兼具自修复功能的双重效果，并且可往复循环利用。

    通过多重机制分别提高强度和阻尼性能，新型仿生复合材料突破了两者之间的相互制约关系，实现了镁合金的强度、阻尼和能量吸收效率等多种性能的良好结合，综合性能优于目前已知的工程材料，有望成为精密仪器、航空航天等领域需求的新型阻尼减震材料。