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神奇金屬調合 清大葉均蔚獲國際期刊肯定

中央商情網/ 2016.06.03 00:00
(中央社記者林孟汝台北2016年6月3日電) 5月19日出版的頂尖國際期刊「自然(Nature)」主動以專題報導清大教授葉均蔚為高熵合金第一人,並以神奇的「金屬調合學」來形容高熵合金,成為材料學界的顯學。

長期支持葉均蔚團隊研究的科技部,今天舉行記者會。與會的清大校長賀陳弘表示,Nature主動報導的意義格外重要,突顯台灣在材料科學研究的重要性。且高熵(讀音商)合金可以說是「材料界的超人」,不僅有多種長處,還有超優性質,可做包羅萬象的應用,因此受到國際重視。

被稱為「高熵合金之父」的清大材料科學工程學系教授葉均蔚解釋,傳統合金幾乎都以某一金屬元素為主,隨著添加不同的元素而產生不同的合金。例如鋁合金以鋁為主,加入微量的鎂及矽,就得到容易擠型且具有中等強度的鋁門窗材料;若加入適量的鋅、鎂、銅元素,則成高強度鋁合金,可用於飛機、太空船結構體;而鋼鐵材料以鐵為主,加入碳就得到碳鋼。

不過,過去學界都認為合成越多金屬,越易變脆、易碎,甚至會無法合成,所以即使有人想過也沒人嘗試把金屬元素當「調酒」一樣調配。

但「不相信傳統」的葉均蔚卻打破這項迷思,他在1995年時突發奇想將4至5種金屬以等比例混合在一起,這些材料反而得到韌性,出現「高熵效應」,他並將這類合金取名為「高熵合金」。

當時,高熵合金的概念還未得到世人認可。葉均蔚說,曾有許多學術界的長輩好意提點,擔心他觀念錯誤、走偏了路。

葉均蔚與團隊陸續在2004年、2009年發表等比例和不同比例調配的「高熵合金」論文後,帶動學術界研究風潮。從2013年起「高熵合金」的論文篇數大幅成長,至2015年底已經超過1000篇,其中清大就佔了至少 120篇。目前全球至少 300個研究單位投入「高熵合金」研究,包括美國數個國家級實驗室、軍方實驗室、著名大學及大型產業等。

葉均蔚說,高熵合金突破了傳統合金的性能及使用壽命限制,過去10年來,常見性能優異的高熵合金被發表,例如可耐攝氏 1150度C以上、效率再提升4%的噴射引擎葉片及零件、超高壽命的刀具模具、超硬及抗沾黏鍍膜、耐 900度高溫耐輻射損傷的新一代核電廠材料、室溫或更高溫的超導材料、耐磨耐刮的手機外殼等。

值得注意的是,清大研究團隊已與國內如上銀科技等廠商進行高熵合金的合作應用,並與日本材料科學研究院(NIMS)合作引擎葉片耐高溫噴塗,今年還將與德國知名的團隊合作高熵超合金(high-entropy superalloys)。

不過,葉均蔚也感歎,台灣以往在材枓科學領域領先全球約有10年,在缺人、缺資金的困境下,近兩年已被其他國家迎頭趕上,他們目前的專利布局也僅限台灣、日本及中國大陸。

為讓研究能量推向另一高峰,清大今天也宣布,11月6至9日將在新竹清華大學舉辦第一屆「高熵材料國際會議」。

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