新的超强铜合金可用于制造更好的飞机和航天器。

新铜合金的横截面，橙色点代表铜原子，黄色钽原子和蓝色锂原子。 （图片来源：利哈伊大学）

首先，研究人员开发了一种新的铜合金，这是有史以来最具弹性的铜基材料之一。

这种新合金是铜、钽和锂的混合物，建立在纳米尺度上，可以承受极端温度和应变，可能在航空航天、国防和工业领域具有关键应用。研究人员于 3 月 27 日在《科学》杂志上发表了他们的发现。

“这是一门尖端科学，开发了一种新材料，它独特地将铜的出色导电性与镍基高温合金的强度和耐用性相结合，”该研究的合著者、宾夕法尼亚州伯利恒利哈伊大学工程学名誉教授马丁·哈默在一份声明中说。

目前，燃气涡轮发动机和化学加工设备等高应力环境中最常用的材料是镍基高温合金，这种合金坚固、耐腐蚀且能承受高温。

但这些合金在导电性方面存在不足，限制了它们的一些潜在应用。为了解决这个问题，研究人员将铜锂沉淀物夹在富含钽的两层之间，钽是一种高度耐腐蚀的元素。

然后，该团队通过添加少量锂将沉淀物的结构转变为稳定的长方体，从而增强合金的强度和热弹性，从而进一步精炼该物质

“当我们观察身体内部时，我们试图寻找癌症细胞突变的指纹，”该研究的合著者、亚利桑那州立大学工程学教授 Kiran Solanki 在一份声明中说。“同样，结构材料在受到辐射或热等任何事件时具有独特的指纹。在这种情况下，铜锂沉淀物具有稳定的双层 Ta [钽] 是我们可以改变高温指纹以失败的时候。

由此产生的材料具有令人印象深刻的性能组合。除了导电性外，它还可以在高达 1,472 华氏度（800 摄氏度）的温度下工作，并且可以在室温下承受 1,120 兆帕的最大应力——是钢可以承受的最大压力的一倍半以上。

研究人员说，这些特征意味着它可以以多种方式使用。

“它为工业和军队提供了为高超音速和高性能涡轮发动机创造新材料的基础，”Harmer 说。