SCMP：中奥科学家创造出最稳定的精密制造金属--中国和奥地利科学家开发出一种在

SCMP：中奥科学家创造出最稳定的精密制造金属--

中国和奥地利科学家开发出一种在“前所未有”的宽广温度范围内都几乎不膨胀的金属合金，它可以应用于航空、航天和高精度电子产品。

这种合金在远低于冰点到高于水沸点的温度下几乎不发生膨胀。

大多数金属都会随着温度升高而膨胀。例如，用铁建造的埃菲尔铁塔在夏季会长高15厘米，然后在寒冷的月份收缩。

虽然在大型结构中这是可以控制的，但在需要高精度水平的应用中，例如制造微芯片，这带来了重大挑战。

因此，科学家们一直在寻找在很宽的温度范围内不会发生显著膨胀的材料。

“迄今为止，自然界中零热膨胀材料的数量很少，”研究小组在12月发表在同行评议期刊《国家科学评论》上的一篇论文中写道。

一种名为因瓦合金的铁镍合金是一种已知具有极低热膨胀率的材料，用于制造时钟和一些发动机阀门等精密仪器。

通过精确研究因瓦合金的工作原理，借助复杂的计算机模拟，研究团队能够预测其他可能具有这些特性的材料。

“这是第一次有理论可以对开发热膨胀消失的新材料做出具体的预测，”这项研究的作者、维也纳技术大学(TUWien)研究员Sergii Khmelevskyi在周一的大学声明中表示。

该团队随后通过实验验证了他们预测的一种材料——锆、钴、铁和铌的合金，或一种烧绿石磁铁——并发现它的热膨胀性能甚至比因瓦合金更好。

这种新合金在零下270到167摄氏度（零下454到333华氏度）的极大温度范围内几乎不发生膨胀。

声明称：“这种材料在前所未有的大温度范围内具有极低的热膨胀系数。”

热膨胀的发生是因为随着温度升高，原子的平均动能也会增加，导致它们振动更大，原子之间的平均距离也随之增加。

“这种效应是热膨胀的基础，无法避免。但有可能生产出一种材料，在这种材料中，另一种补偿效应几乎完全抵消了这种效应，”Khmelevskyi说。

在新合金中，这种补偿效应是由材料中原子的不完美三维图案引起的，这些原子并不总是对齐，元素的组成也不是完全均匀的。

据该大学的声明称，这使得不同部分的膨胀或收缩不均匀，从而使材料达到平衡并产生接近于零的整体膨胀。

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