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我科學(xué)家采用冷凍電鏡技術(shù)研發(fā)出高性能合金材料

2022-04-15 10:35:43   來源:科技日報

記者14日從西安交通大學(xué)獲悉,該校物理學(xué)院和機械結(jié)構(gòu)強度與振動國家重點實驗室張磊教授團隊與山東大學(xué)、國家蛋白質(zhì)中心等單位合作,采用冷凍電鏡技術(shù)在粘附類G蛋白偶聯(lián)受體激活通用機制方面取得重大進展。其相關(guān)成果以《粘附GPCR ADGRG2和ADGRG4的束縛肽激活機制》為題,4月13日在國際期刊《自然》在線發(fā)表。

該聯(lián)合研究團隊以鎳鈷(NiCo)合金作為模型材料,利用脈沖電沉積工藝,在面心立方單相雙主元固溶體合金中構(gòu)筑出了由納米晶粒(晶粒尺寸26納米)及其內(nèi)部多尺度成分起伏(1-10納米)組成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。制備中有意加劇的成分起伏促成了層錯能和晶格應(yīng)變場的明顯起伏,其發(fā)生的空間尺度恰能有效地與位錯交互作用,從而改變了位錯動力學(xué)行為,使位錯運動呈現(xiàn)出遲滯、間歇、纏結(jié)的特征,促使其在納米晶粒內(nèi)部有效增殖存儲,提高了材料的應(yīng)變硬化能力。另一方面,由于位錯線不再直均勻前行,而是粘滯滑移,一段段地“納米片段脫捕”,這一激活過程提高了位錯運動的應(yīng)變速率敏感,提升了應(yīng)變速率硬化能力。

據(jù)張磊介紹,在應(yīng)變硬化與應(yīng)變速率硬化的共同作用下,該納米合金在超高流變應(yīng)力水上展現(xiàn)出獨特的強度與塑的優(yōu)化配置,達(dá)到了單相面心立方金屬,也包括傳統(tǒng)的溶劑—溶質(zhì)固溶體前所未有的新高度:材料的屈服強度達(dá)到1.6GPa,最高拉伸強度接2.3GPa,拉伸斷裂應(yīng)變可達(dá)16%。要實現(xiàn)這樣的強塑,過去要靠超高強鋼,但后者均為復(fù)雜多相、且易發(fā)生呂德斯帶形變和韌脆轉(zhuǎn)變。通過選擇合適的合金體系或制備工藝,這一結(jié)構(gòu)-成分復(fù)合調(diào)控理念可望為新型合金材料的設(shè)計與開發(fā)開辟新的思路。(科技日報記者 史俊斌 通訊員 崔可嘉)

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