《自然》 香港城市大学团队成功研制全球首创超纳镁合金材料，实现强度与塑性协同提升

香港城市大学（City University of Hong Kong）研究团队在材料科学领域取得重要突破，成功研制出全球首创的超纳镁合金材料。相关研究成果近日发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature），引发材料科学界广泛关注。

传统镁合金具有密度低、比强度高等优势，在航空航天、汽车制造和消费电子等领域具有广阔应用前景。镁合金普遍存在强度与塑性难以兼顾的固有矛盾：提升强度往往导致塑性显著下降，限制了其在关键结构件中的应用。

针对这一长期困扰材料学界的难题，香港城市大学研究团队提出了一种全新的超纳结构设计策略。该团队通过创新的制备工艺，在镁合金中构建出特征尺寸小于10纳米的超纳结构，包括超纳晶粒和超纳孪晶等。这种独特的微观结构赋予了材料前所未有的力学性能组合。

研究结果显示，所研制的超纳镁合金在室温下展现出优异的综合力学性能：屈服强度显著高于传统镁合金，同时保持了良好的塑性变形能力。实验表明，该材料在拉伸测试中表现出高屈服强度和可观的均匀延伸率，突破了传统镁合金的强度-塑性倒置关系。

据研究团队介绍，超纳结构之所以能够实现强度与塑性的协同提升，主要归因于多重强化机制的协同作用。超纳晶界和孪晶界能够有效阻碍位错运动，从而提高强度；这些界面又能够容纳位错、促进位错交互作用，使材料在变形过程中保持稳定的塑性变形能力。超纳结构还表现出良好的热稳定性，为工程应用提供了可能。

《自然》期刊审稿人对该研究给予高度评价，认为这项工作“为设计高性能镁合金开辟了新途径”，“超纳结构策略具有普适性，有望推广至其他金属材料体系”。

香港城市大学团队表示，该超纳镁合金材料制备工艺具有可扩展性，未来有望应用于轻量化结构材料、生物医用植入材料以及高性能电子器件等领域。研究团队正与产业界合作，推动该材料的工程化应用。

该研究由香港城市大学材料科学及工程学系主导，联合多家科研机构共同完成。研究工作得到香港研究资助局等机构的资助。

这一突破性成果不仅为镁合金材料科学提供了新的理论认识，也为新一代高性能结构材料的设计与开发指明了方向，标志着超纳材料研究迈入新阶段。