由尺寸小于100纳米的微粒组成的纳米材料，当前已广泛应用于各行各业。香港理工大学最近获研资局、创新科技基金、国际大企业资助逾900万元，在理论和技术应用两个层面更深入地研究结构纳米材料。理大机械工程学系讲座教授兼系主任吕坚表示，一般纳米材料强度大，但缺乏韧性，故他们致力于研制出兼具强和韧特性的纳米结构材料，预计可用于制造飞机外壳，令其“减磅”，以降低耗油量；又能被生物医学应用，制作轻便结实的假肢，生物相融性亦较普通材料更好。
由创新科技基金辖下的纳米科技及先进材料研发中心资助的“应用于工程结构的多层的纳米结构金属片/板的研发”项目，还获得中国宝钢集团及欧洲航太防卫与太空科技公司(EADS)的支持，后者更是空中巴士的母公司，在全球的航天、太空及相关服务方面占领导地位，两间公司均是全球500强的企业，有关项目的资助额合共500万元，研究期将于明年10月完结。
航空业钢业料受惠
吕坚表示，一般的纳米材料强度大、韧性小，而其他材料则具备韧性、缺乏强度，不能两全其美。理大的研究目标就是要研制出高强度、高韧性的新纳米材料。当前，他们在不锈钢表面尝试生成纳米晶，将材料弹性极限提高3倍，同时增加了硬度。此外，他们还拥有“渗氮”专利技术，即在材料表面形成氮气层，使材料硬度加大5倍，若借助纳米化工艺，还可以令氮气层渗透得更深、强度更大。
他指有关技术成熟后，研制的纳米结构金属板可令航空业及钢业受惠。例如现在飞机外壳的材料多以铝板为主，若日后采用高强度的纳米铝板，预计可在不增加飞机制造成本下，使其体积减轻，令耗油量下降；汽车车顶和保险杠采用这种高强度高韧性的材料，更能减缓交通事故的破坏力。另纳米结构金属板若应用在生物医学方面，则可令假肢轻便牢固，且实验证明这类材料的生物相融性较普通材料好，令人体的康复速度更快。
港美高校7月起合作
另一项由研究资助局拨款410万元的“高强度高韧性结构材料的设计与研究”，将由吕坚领导、聚合科大、城大和港大的纳米专家，并计划同美国加州大学柏克莱分校、宾夕法尼亚州大学、法国国立电算与控制科研究学院等开展合作。项目将于7月启动，计划用3年时间破解纳米结构的基础原理、并建立有关理论及计算标准，令这类新型材料在工业中得到更好的生产控制和广泛应用。
吕坚专于研究材料科学与工程、机械工程及力学等学术领域。在研究纳米尺度结构材料中，他与中国科学院金属研究所研究员卢柯合作的“用较低温氮化纯铁微结构细化的表层”，研究成果曾刊于03年出版的《科学》杂志(Science)。此外，他们还共同研发了“表面机械研磨处理方法”，利用随机塑性变形技术，试图使金属表层的晶粒尺寸达到纳米量级，曾获得欧美及中国的数项专利权。07年，吕坚更凭“纳米金属材料的装备－表面机械研磨处理方法”在第56届世界创新科技博览会中夺得特别嘉许金奖及特别奖。 |
