我國團(tuán)隊(duì)研制出“三高”特性的新型銀基電接觸材料 相關(guān)研究成果在《今日應(yīng)用材料》上發(fā)表

記者從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉，借鑒貝殼、骨骼等天然生物材料具有微觀三維互穿結(jié)構(gòu)的特性和優(yōu)勢(shì)，該所劉增乾研究員、張哲峰研究員團(tuán)隊(duì)利用銀的強(qiáng)度與鎳鈦合金應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變效應(yīng)之間的耦合作用，通過設(shè)計(jì)并構(gòu)筑類似典型生物材料的微觀三維互穿結(jié)構(gòu)，發(fā)明了一種兼具高彈性、高電導(dǎo)率和高強(qiáng)度的新型銀-鎳鈦塊體電接觸材料。相關(guān)研究成果在《今日應(yīng)用材料》上發(fā)表并申請(qǐng)了兩項(xiàng)發(fā)明專利。

電接觸材料是承擔(dān)電路通斷控制、導(dǎo)電以及承載作用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、功能一體化材料，其性能直接關(guān)系到電力系統(tǒng)與電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定。銀基電接觸材料具有電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高、接觸電阻小而穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于不同電力負(fù)荷范圍的電路與電器中。除導(dǎo)電和抗電弧侵蝕外，電接觸材料還需具備優(yōu)異的力學(xué)性能以滿足承載及長(zhǎng)期服役需求，其中彈性變形能力尤為重要，特別是對(duì)于導(dǎo)電彈簧等電子器件。

然而，銀基塊體金屬材料的彈性應(yīng)變極限大都不超過0.5%。因此，如何在保證高電導(dǎo)率的前提下提高彈性變形極限是制約高彈性電接觸材料發(fā)展的關(guān)鍵難題。

研究人員利用銀和鎳鈦之間超過300℃的熔點(diǎn)差異，采用工業(yè)生產(chǎn)電接觸材料中常用的無壓熔滲工藝，將銀熔體浸滲到熱壓燒結(jié)的多孔鎳鈦骨架中，并通過綜合調(diào)控骨架燒結(jié)溫度和熔滲溫度，在避免發(fā)生界面反應(yīng)的前提下，實(shí)現(xiàn)了銀熔體完全填充骨架，獲得了不含雜質(zhì)相的致密銀-鎳鈦塊體復(fù)合材料。

科研人員介紹，該材料實(shí)現(xiàn)了彈性、強(qiáng)度與電導(dǎo)率的優(yōu)異結(jié)合，使得新型銀-鎳鈦電接觸材料有望在電路與電器等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。材料中銀和鎳鈦兩相各自保持連續(xù)，并且在三維空間相互貫穿，兩相界面表現(xiàn)為冶金結(jié)合。在變形過程中，該電接觸材料實(shí)現(xiàn)了超過1.7%的大彈性變形能力，是常用塊體導(dǎo)電金屬材料的3倍以上。此外，電接觸材料的強(qiáng)度和損傷容限表現(xiàn)出較好的抗壓和抗拉強(qiáng)度，與現(xiàn)有銀基電接觸材料相比，在同等電導(dǎo)率前提下，強(qiáng)度約提高一倍。(科技日?qǐng)?bào)記者 郝曉明)

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