新型銀基電接觸材料 兼具高彈性、高電導率和高強度

科技日報訊 （記者郝曉明）科技日報記者從中國科學院金屬研究所獲悉，借鑑貝殼、骨骼等天然生物材料具有微觀三維互穿結構的特性和優勢，該所劉增乾研究員、張哲峯研究員團隊發明了一種兼具高彈性、高電導率和高強度的新型銀—鎳鈦塊體電接觸材料。相關研究成果在《今日應用材料》上發表並申請了兩項發明專利。

電接觸材料是控制電路通斷、導電以及承擔載荷或受力的關鍵結構—功能一體化材料，其性能直接關係到電力系統與電氣設備的安全穩定。

除導電和抗電弧侵蝕外，電接觸材料還需具備優異的力學性能以滿足承擔載荷或受力以及長期服役需求，其中彈性變形能力尤為重要。

銀基電接觸材料具有電導率和熱導率高、接觸電阻小而穩定等優點，廣泛應用於不同電力負荷範圍的電路與電器中。但銀基塊體金屬材料的彈性應變極限大都不超過0.5%。因此，如何在保證高電導率的前提下提高其彈性變形極限是高彈性電接觸材料發展的關鍵問題。

研究人員利用銀和鎳鈦之間超過300℃的熔點差異，採用工業生產電接觸材料中常用的無壓熔滲工藝，將銀熔體浸滲到熱壓燒結的多孔鎳鈦骨架中，並通過綜合調控骨架燒結温度和熔滲温度，在避免發生界面反應的前提下，實現了銀熔體完全填充骨架，獲得了不含雜質相的緻密銀—鎳鈦塊體複合材料。

科研人員介紹，該材料實現了彈性、強度與電導率的優異結合，使得新型銀—鎳鈦電接觸材料有望在電路與電氣等領域獲得廣泛應用。材料中銀和鎳鈦兩相各自保持連續，並且在三維空間相互貫穿，兩相界面表現為冶金結合。在變形過程中，該電接觸材料實現了超過1.7%的大彈性變形能力，這種能力是常用塊體導電金屬材料的3倍以上。

此外，該電接觸材料還表現出較好的抗壓和抗拉強度，與現有銀基電接觸材料相比，在同等電導率前提下，強度約提高一倍。