發展新型輕質高強度材料是航空航天、汽車、消費電子等領域的迫切需求。當前，材料輕量化一般通過添加更輕的合金元素如輕質鋼中的鋁、鋁合金中的鋰來實現。與(yu) 之相比，引入孔洞是更為(wei) 直觀有效且更具普適性的材料減重途徑。然而，一般情況下，少量孔洞即可導致材料的強度、塑韌性、疲勞性能等力學性能急劇降低。因此，在鑄造、粉末冶金、3D打印等材料製備加工過程中，孔洞一般被視為(wei) 嚴(yan) 重材料缺陷而需要嚴(yan) 格控製並極力消除。

近期，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心研究員金海軍(jun) 團隊提出，如果細化至百納米以下並彌散分布於(yu) 材料中，孔洞將從(cong) 有害材料缺陷轉變為(wei) 有益的“強化相”。該團隊以金為(wei) 模型材料研究發現，添加彌散納米孔可在不損失、甚至提高塑性的同時，降低材料密度並大幅提升其強度。8月9日，相關(guan) 研究成果以Strengthening Gold with Dispersed Nanovoids為(wei) 題，發表在《科學》（Science）上。

該團隊通過脫合金腐蝕法製備出結構均勻的納米多孔金，將其適當壓縮並加熱退火，形成含有大量彌散分布納米孔的新材料。微拉伸實驗發現，添加體(ti) 積分數高達5%~10%的納米孔後，材料屈服強度提升50%~100%，且保持良好的塑性。部分樣品塑性甚至優(you) 於(yu) 同等晶粒尺寸的完全致密材料。彌散分布納米孔有助於(yu) 減輕孔洞周圍應力和應變集中，抑製裂紋的萌生。該材料巨大比表麵積促進表麵-位錯間交互作用，進而提高強度的同時也提高應變硬化率，且後者有助於(yu) 提高塑性。

研究表明，特征尺寸低於(yu) 百納米的孔洞具有類似於(yu) 納米顆粒或納米析出相的強化效應，是一種“零質量、零汙染”的新型納米強化相。這一強化方式有助於(yu) 材料輕量化和回收再利用，可更大限度保留本體(ti) 材料導熱導電等優(you) 異物理性能，並有望在多個(ge) 領域得到應用。

研究工作得到國家自然科學基金的支持。

納米孔彌散強化金（NVD Au）：（a）樣品實物圖；（b）典型掃描電鏡照片；（c）透射電鏡照片；（d）三維重構圖顯示納米孔的空間分布。

納米孔彌散強化金（NVD Au）的力學行為(wei) ：（a）不同孔徑NVD Au以及全致密參比樣品的拉伸曲線；（b）兩(liang) 種樣品均勻延伸率隨屈服強度的變化；（c）屈服強度和（d）均勻延伸率隨孔徑的變化規律。AMM： 增材製造金屬材料。屈服強度和均勻延伸率均以相應全致密態樣品數據為(wei) 基準進行了歸一化。