【环球新视野】我团队研制出“三高”特性的新型银基电接触材料

• 2022-09-29 22:55:13 来源：科技日报

(资料图)

科技日报记者 郝晓明

记者从中国科学院金属研究所获悉，借鉴贝壳、骨骼等天然生物材料具有微观三维互穿结构的特性和优势，该所刘增乾研究员、张哲峰研究员团队利用银的强度与镍钛合金应力诱导马氏体相变效应之间的耦合作用，通过设计并构筑类似典型生物材料的微观三维互穿结构，发明了一种兼具高弹性、高电导率和高强度的新型银-镍钛块体电接触材料。相关研究成果在《今日应用材料》上发表并申请了两项发明专利。

电接触材料是承担电路通断控制、导电以及承载作用的关键结构、功能一体化材料，其性能直接关系到电力系统与电气设备的安全稳定。银基电接触材料具有电导率和热导率高、接触电阻小而稳定等优点，广泛应用于不同电力负荷范围的电路与电器中。除导电和抗电弧侵蚀外，电接触材料还需具备优异的力学性能以满足承载及长期服役需求，其中弹性变形能力尤为重要，特别是对于导电弹簧等电子器件。

然而，银基块体金属材料的弹性应变极限大都不超过0.5%。因此，如何在保证高电导率的前提下提高弹性变形极限是制约高弹性电接触材料发展的关键难题。

研究人员利用银和镍钛之间超过300℃的熔点差异，采用工业生产电接触材料中常用的无压熔渗工艺，将银熔体浸渗到热压烧结的多孔镍钛骨架中，并通过综合调控骨架烧结温度和熔渗温度，在避免发生界面反应的前提下，实现了银熔体完全填充骨架，获得了不含杂质相的致密银-镍钛块体复合材料。

科研人员介绍，该材料实现了弹性、强度与电导率的优异结合，使得新型银-镍钛电接触材料有望在电路与电器等领域获得广泛应用。材料中银和镍钛两相各自保持连续，并且在三维空间相互贯穿，两相界面表现为冶金结合。在变形过程中，该电接触材料实现了超过1.7%的大弹性变形能力，是常用块体导电金属材料的3倍以上。此外，电接触材料的强度和损伤容限表现出较好的抗压和抗拉强度，与现有银基电接触材料相比，在同等电导率前提下，强度约提高一倍。

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