中评社北京12月19日电／据大公报报道，金属化合物的用途广泛，比如质量几乎和纸一般轻的镁合金就常被运用于火箭制造。惟目前镁合金主要以稀土混合镁金属，不但成本高，亦容易生成有害物质，危害环境。“裘槎优秀科研者奖2022”获得者、香港大学工程学院机械工程系教授黄明欣带领团队研究新型轻量化镁合金，利用其他元素取代稀土，以降低成本，维护环境的可持续发展。
低成本高强度高塑性
镁合金是目前最轻的负重金属，密度为1．74g／cm3，因此常被应用于航天工业，而其柔韧度高，也适用于制造手提电脑外壳。目前镁合金主要以稀土混合镁金属，不但成本高，亦容易放出有害物质。
团队表示，稀土元素提取困难，因此价格高昂，大约每千克几百至上千美元；而在提取稀土元素的过程中亦会产生大量有害物质，比如每生产一千克的稀土金属就会产生两千千克的有毒物质，对环境伤害极大。此外，回收稀土元素也较困难。
为寻找稀土替代品，黄明欣及其团队运用密度泛函理论（DFT）指导下的机器学习技术，发现了两种稀土元素的替代品，分别是钙和锑混合、铋和锑混合。研究发现，将它们加入镁金属中，能起到和稀土一样的效果，从而得到低成本、高强度、高塑性且不含稀土元素的镁合金。
黄明欣说，团队尝试用不同的金属元素与镁元素结合，得到各种镁合金体系，再用DFT计算其原子结构，看它们原子之间的互相作用是否能产生一种有用的位错，从而分析、筛选出可以替代稀土元素的其他元素。“该技术亦运用了人工智能，可以加速计算过程，节省实验时间。”＜nextpage＞
由于黄明欣在高性能金属材料领域的杰出成就，他获颁“裘槎优秀科研者奖2022”。黄明欣说，团队下一步计划是发现其他性能更加优越，但不含任何稀土的镁合金。目前团队研发的两种稀土元素替代品与镁混合后产生的镁合金，强度约250兆帕（MPa），而今后的目标是维持可塑性在10％或以上的情况下，将强度提高到约400兆帕（MPa）。“我们希望其强度与现在工地用钢的强度接近，幷广泛运用到交通工具制造中，加上镁合金本身轻的特点，从而达到节能减排的目的。” |
