专访：探索在纳米金属材料研究的最前沿

　　自２００９年成立以来，中丹纳米金属研究中心成为中国、丹麦两国研究人员在纳米金属研究领域开展合作的重要平台。日前，该中心的两位领衔科学家黄晓旭和格蕾特·温特接受了专访，介绍了中心的研究重点和科研。

　　中丹纳米金属研究中心由丹麦国家研究基金会和中国国家自然科学基金委员会资助，由丹麦国家可持续能源实验室以及中国科学院金属研究所、大学和重庆大学的研究人员组成，中丹双方各出１５名研究人员。

　　黄晓旭指出，研究中心虽然仅成立两年，但成绩斐然，比如获得了稳定的超细纳米孪晶结构和纳米孪晶体的极值强度等。有关人员已在国际学术刊物上合作发表科研论文２０余篇，其中３篇发表在国际的《科学》上，影响深远。

　　温特说，中丹纳米金属研究中心的研究重点包括纳米金属的制备及处理、微观结构表征、机械性能、理化性能及其结构稳定性，探索常规材料的基本原理在纳米金属中的适用性和有效性，建立新的纳米金属科学原理，为开发具有优异的力学和物能的先进金属材料奠论基础。

　　两位科学家解释说，如同米、厘米和毫米一样，纳米是长度的度量单位，相当于１０亿分之一米。科学研究发现，当金属材料内部的晶粒尺寸细化到纳米尺度的时候，它们许多性能和行为都会发生超乎理论预测或与理论预测相悖的变化。比如，常识告诉我们，金属变形（如用锤子敲打）后会变硬，而经加热后会变软。然而在一些纳米金属中，情况完全相反。由于纳米金属的强度比常规金属的强度往往高几倍到十几倍，因此将纳米金属用于制造机器设备或交通工具，其重量可大大降低，不仅可以节约原材料和能源，还可以改善。

　　具体说来，研究中心在以下三个方面取得了重大突破。首先，中科院金属研究所的研究人员与黄晓旭合作，成功制备了微观结构尺度细化到４纳米的纳米孪晶铜材料，并发现其强度在孪晶片层厚度为１５纳米时达到最大值。

　　其次，找到了获得稳定的纳米结构材料的方法。温特介绍说，通常纳米金属的晶粒愈小，长大后驱动力愈大，晶粒甚至在室温状态或更低的温度下就会长大，因此如何制备出稳定的纳米结构材料长期以来是纳米金属材料研究领域的难题。中心研究人员成功找到了可以锁住晶粒与晶粒之间可移动界面的方法。这样，即便在室温之下，纳米晶粒也不会长大。这就为今后纳米金属在工业领域的进一步运用铺平了道。

　　第三，研究中心还开发出一种利用透射电子显微镜对纳米材料进行三维定量表征测定的新方法。利用这种方法，研究者可以在一个纳米的精度上重构出纳米材料内部的三维图像，定量精确分析纳米材料的许多微观结构参数，从而奠定对其性能和行为实现准确预测的基础。

　　对于国内几年前兴起的“纳米热”，黄晓旭认为，对于纳米金属研究的新，抱着第二天就能实用的心态，显然是不现实的。但是基于纳米金属材料所体现出来的诸多优异的性能特点，可以预期其应用前景一定是广阔的。

　　在国际纳米金属研究领域，中丹纳米金属研究中心毫无疑问是业内的领跑者，在国际上享有很高声誉。黄晓旭总结说：“我们所做的研究可以说界上是独一无二的。除了我们，还没有其他哪个国家设有专门的纳米金属研究中心。我们在该领域的研究被国际同行们誉为世界前茅。”

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