鉻、鈷、鎳三金屬構成之高熵合金材料，測出有史以來最強韌性

由鉻、鈷、鎳 3 種金屬構成的新型合金，成為有史以來地球上具最抗斷裂特性的堅硬材料。

強度、延展性、韌性是決定材料耐用程度的 3 個重要屬性，強度代表在外力作用下，材料抵抗破壞的能力，延展性代表材料受力斷裂前變形的能力，上述 2 個特性構成材料抗斷裂的韌性。

當科學家在設計新材料時，通常希望它們堅固的同時又具有延展性與韌性，但前後者往往只能擇一。美國勞倫斯柏克萊國家實驗室團隊投入研究高熵合金（high entropy alloy，HEA）材料，發現合金 CrMnFeCoNi 的強度、延展性在液氮溫度下也不影響韌性，而該合金的衍生物 CrCoNi 顯出更卓越特性，在約零下 196℃ 的低溫表現出高強度與韌性。

為了測試極限，團隊繼續於液氦溫度環境測試 CrCoNi，驚訝發現該合金韌性於零下 253℃ 仍保持穩定，且韌性達到 500 MPa-Sqrt(meter)，相同單位下 矽的韌性為 1，鋁約 35，最好的鋼材約為 100，因此 500 是個驚人數字。

使用數種顯微鏡檢查 CrCoNi 合金在外力作用下的晶格結構後，研究人員發現 CrCoNi 以特定順序引發一系列原子相互作用獲得低溫高韌性，晶體中的缺陷會被施加的力取代，直到它們形成障礙來增加對外力的抵抗力。該過程的最後一步是晶體結構從立方體轉變為六方體。

這種材料具許多潛在用途，比如在外太空等極端環境、可承受極端低溫運行的人造物體，不過距離材料商用化還有很長一段路要走。

新論文發表在《科學》（Science）期刊。

• This Alloy Is The Toughest Known Material on Earth, And It Gets Tougher in The Cold
• Simple alloy claims crown of toughest material ever recorded
• Say Hello to the Toughest Material on Earth

（首圖來源：勞倫斯柏克萊國家實驗室）