就像蹺蹺板的一邊升起來，另一邊就會落下來一樣，在金屬材料領域，“強度”和“伸長率”通常是相互沖突的。然而，浦項科技大學和西北大學的合作團隊最近推出了一項突破性的技術，可以同時提高這兩種性能。

一個研究團隊由來自鋼鐵與生態材料技術研究生院和材料科學與工程系的 Hyoung Seop Kim 教授、來自鋼鐵與生態材料技術研究生院的 Yoon–Uk Heo 教授和來自 POSTECH 材料科學與工程系的博士生 Hyojin Park 組成，他們與西北大學材料科學與工程系的 Farahnaz Haftlang 博士合作。他們共同解決了金屬研究中一個長期存在的問題——強度和伸長率之間的權衡。他們的突破是設計一種既具有高強度又具有高伸長率的合金。這項開創性的研究已在國際期刊《自然通訊》的在線版上發表。

屈服強度是金屬等材料開始變形時的最小應力。為了提高材料的耐久性和結構安全性，必須提高其屈服強度，通常通過使用“沉淀物”(嵌入金屬中的微小顆粒)來增強其微觀結構。然而，在此過程中，沉淀物的結構通常與基體金屬不同，導致強度增加時伸長率降低。這種“強度”和“伸長率”之間的權衡傳統上使得同時改善這兩種性能變得具有挑戰性。

浦項科技大學 Hyoung Seop Kim 教授的團隊提出了一種新方法來解決這一問題，稱為“調幅分解”。該過程涉及將固體溶液自發分離為兩個不同的相，從而形成具有規則排列的原子的納米級結構。

在本研究中，將銅 (Cu) 和鋁 (Al) 添加到鐵基中熵合金中，以觸發納米級周期性旋節線分解。該過程導致旋節線硬化，這種現象增強了對結構變形的抵抗力。因此，由此產生的微觀結構提高了材料的強度。由此產生的微觀結構具有均勻排列的特征，可有效地將應變分布在整個材料中。這種分布有助于最大限度地減少局部變形，從而提高整體強度，同時保持伸長率。

實驗表明，采用該團隊的方法生產的合金與傳統合金相比具有出色的結構完整性，屈服強度達到 1.1 GPa(吉帕斯卡)。這比沒有亞穩態分解的合金提高了 187%。值得注意的是，即使屈服強度增加，合金的伸長率(28.5%)仍與以前幾乎相同。這一進步可以同時提高強度和伸長率。

浦項科技大學 Hyoung Seop Kim 教授表示：“我們探索了成分復雜的合金中旋節線結構的機械性能。”他補充道：“我們的高強度、高伸長率合金技術有可能使航空航天、汽車、能源和電子等各個行業的產品變得更輕、更耐用，從而增強其性能。”

該研究得到了韓國科學技術信息通信部納米材料技術開發計劃和韓國國家研究基金會以及 SRC/ERC 的支持。