突破極限！新一代銅合金改寫高溫材料應用新紀元

由亞利桑那州立大學、美國陸軍研究實驗室、裡海大學和路易斯安那州立大學組成的跨國研究團隊，成功研發出史上最強韌的Cu-Ta-Li銅合金。這項刊登於《科學》期刊的突破性研究，展現了這種新型塊體奈米晶合金在接近熔點溫度下，仍能保持驚人的抗晶粒粗化和抗潛變變形能力。

「我們的合金設計靈感來自鎳基超合金的強化機制。」研究共同作者、亞利桑那州立大學材料運輸與能源工程學院教授Kiran Solanki解釋道。目前航空航太、燃氣渦輪引擎等關鍵產業，主要依賴鎳基超合金來滿足高強度、耐腐蝕和高溫穩定性的嚴苛要求。

隨著國防與航太產業對材料效能的需求不斷提升，研究團隊必須跳脫傳統思維。「我們需要以更創新的方式解決工程難題。」Solanki教授強調，「我始終對未知領域充滿好奇。」他的研究重點正是探索先進材料在輻射、疲勞等極端環境下的結構與效能關係。

這種革命性合金的卓越效能，源自其獨特的奈米結構設計。研究團隊在原本不相容的銅-鉭系統中，精準新增0.5%的鋰元素，成功將球狀析出物轉變為穩定的立方體結構。Solanki教授生動比喻：「就像在體內尋找癌細胞的突變特徵，材料在承受輻射或高溫時也會留下獨特的『指紋』。透過操控這些指紋，我們開發出能在長期高溫下維持強度的銅合金。」

這項研究的主要突破包括：

• 在800°C高溫下展現前所未有的熱穩定性
• 機械強度超越現有銅合金2倍以上
• 開創複雜層穩定析出物的新型合金設計

研究共同作者Kris Darling指出：「這項成果不僅推進合金設計理論，更為極端環境材料開發開闢新途徑。」這種創新合金可望應用於熱交換器、高效能電子元件、武器系統等領域，為航太、能源和國防產業帶來革命性變革。

該研究獲得美國陸軍研究實驗室、國家科學基金會和裡海大學奈米人機介面計畫支援，相關論文已發表於2025年3月27日的《科學》期刊。