香港理工大學（理大）先進製造研究院及碳中和資源工程研究中心成員、工業及系統工程學系助理教授陳子斌教授帶領的研究團隊，在極低溫結構金屬材料領域取得兩項重大突破，成功攻克材料在超低溫環境下同時兼具高強度、高塑性及高韌性的長期挑戰，破解「冷脆性」難題。兩項研究成果已分別發表於頂尖學術期刊《自然 ‧ 通訊》（Nature Communications）。
突破一：首創「負曲率界面」工程 實現超卓極低溫強韌性能
傳統合金在極端低溫下往往出現性能退化和脆化現象。為解決這一問題，團隊首創「負曲率界面」（Negative-Curvature Interface）調控策略，透過調控散佈在合金內部納米微粒的幾何曲率，從而促使合金材料在受力變形的過程中形成密集的「分級層錯」。這種納米機制顯著增強了合金的加工硬化能力與耐損度。
團隊所設計的新型合金，由鎳、鈷、鉻、鋁、鉭等元素（NiCoCr-AlTa）組成，在液氮溫度（77 K）下展現出破紀錄的力學性能：屈服強度約 1.30 GPa、極限抗拉強度約 1.80 GPa、拉伸延伸率達 50%、斷裂韌性高達約 213 MPa·m¹/²。該NiCoCr-AlTa合金達到了前所未有的強塑韌性組合，且可透過傳統工藝製成，無須依賴複雜的新型加工設備，為未來大規模工業化生產及工程應用奠定了堅實基礎。該項成果題為《負曲率界面實現合金在77 K下強度—延展性—韌性的協同提升》。
突破二：結合增材製造技術 構築超高強度「分級納米有序結構」
在另一項研究中，陳教授團隊將金屬增材製造（3D打印）技術與特定的後續處理工藝結合，於NiCoCr基中熵合金中成功構建出「分級納米有序結構」。該策略透過在材料受力變形過程中依序激活位錯源，產生高度協同的加工硬化效應，使材料於變形過程中持續強化。實驗結果顯示，該合金在液氮溫度下達到破紀錄的超高強度：屈服強度約 2.0 GPa、極限抗拉強度約 2.4 GPa、均勻拉伸延伸率達 22%。該研究題為《分級納米有序結構實現中熵合金卓越的低溫強度—延展性協同效應》。
兩項互補呼應的突破性成果，標誌著低溫結構材料發展的重大里程碑。研究在實現卓越力學性能的同時兼顧量產可行性，為未來深空探測及深海探索技術提供關鍵的材料支撐。
網上報導：
Mirage - https://polyu.me/4yBHWiW
巴士的報 - https://polyu.me/4shBbkO
EurekAlert - https://polyu.me/3UoBBcz
| 研究部門 | 先進製造研究院 | 碳中和資源工程研究中心 |
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