近日，穩態(tài)強磁場(chǎng)實(shí)驗裝置（SHMFF）用戶(hù)北京航空航天大學(xué)王敬民教授、蔣成保院士團隊，借助SHMFF水冷磁體WM5，通過(guò)引入有序位錯陣列，在Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶中實(shí)現了5% 的巨大磁致超彈性效應，相關(guān)成果在線(xiàn)發(fā)表于Advanced Science。

現代工程技術(shù)，如行程控制、換能驅動(dòng)、精密加工、能量收集等，都需要高性能的驅動(dòng)、換能和傳感器件。如果材料在磁場(chǎng)作用下能夠輸出可恢復的彈性應變，將有利于其在高性能器件中的無(wú)接觸工作。傳統的磁致伸縮材料，其磁致彈性應變僅0.2%。磁驅動(dòng)形狀記憶材料，基于磁場(chǎng)驅動(dòng)結構轉變，具有輸出巨大磁致超彈性應變的潛力。然而，目前報道，在無(wú)約束的自由狀態(tài)下，磁驅動(dòng)形狀記憶材料的磁致彈性應變小于0.6%。在預壓力約束下，磁致彈性應變可達3%，但由此導致器件結構復雜，應用受限。在自由狀態(tài)下，僅由磁場(chǎng)誘發(fā)的巨大磁致超彈性效應未見(jiàn)報道。

該研究團隊基于WM5，系統研究了Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶在磁場(chǎng)作用下的電輸運和磁致彈性應變效應。通過(guò)電輸運測量，證明了該單晶可由磁場(chǎng)驅動(dòng)發(fā)生結構轉變。應變研究表明，生長(cháng)態(tài)單晶的磁致彈性應變僅為0.7%(圖a)。研究團隊通過(guò)40 MPa的壓應力對單晶進(jìn)行了應力約束相變循環(huán)(SCTC)訓練，引入有序位錯陣列。之后，移出施加的外部壓應力，在自由態(tài)單晶中，檢測到應變高達5%的巨大磁致超彈性效應（圖b）。基于Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶的巨大磁致超彈性效應，設計了脈沖磁場(chǎng)驅動(dòng)器件，實(shí)驗表明，Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶的磁致超彈性效應具有對磁場(chǎng)的快速響應特點(diǎn)。

此項研究對于研發(fā)高性能超彈性材料及器件有重要意義，為材料的非接觸式做功以及新型大行程作動(dòng)器和高效能量傳感器的開(kāi)發(fā)奠定了重要基礎。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202401234

圖.?Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶的磁致超彈性效應