只需瞬間通電即可使金屬變得更強韌
熊本大學等研究團隊開發了一種新方法，透過幾毫秒的脈衝電流處理，可顯著增強鈦合金的韌性。此方法利用非熱效應，將能源消耗減少50%以上，同時將韌性提高高達30%。預期將應用於航空器結構材料和人工關節。
📋 文章處理履歷
- 📰 發表: 2026年4月15日 19:57
- 🔍 收集: 2026年4月15日 11:31
- 🤖 AI分析完成: 2026年4月15日 17:39（收集後6小時8分鐘）
熊本大學先進鎂國際研究中心助教顧少杰、同大學大學院先端科學研究部教授德悠葵及森田康之、九州大學大學院工學研究院準教授木村康裕、名古屋大學大學院工學研究科准教授崔羿，以及浙江大學巨陽教授（熊本大學客座教授）等研究團隊，開發了一種能在極短時間（僅幾毫秒）內透過電流處理大幅增強鈦合金韌性的新方法。
本研究中，透過對雙相鈦合金施加「高密度脈衝電流（HDPEC）處理」，可瞬間誘發非平衡原子擴散和相變，實現組織細化和多相化。結果顯示，材料的韌性最高可提升30%。與傳統熱處理不同，本方法利用電流中流動的電子直接推動原子產生的「電子風力」（非熱效應）。這也成功將能源消耗降低了50%以上。
這項研究成果預期將作為一種創新的、節能的加工方法，應用於航空器結構材料和人工關節等高性能鈦材料。
研究成果已於2026年4月13日在國際學術期刊「Nature Communications」上發表。
本研究得到了科學技術振興機構（JST）的研究經費、日本學術振興會（JSPS）科研費以及熊本大學先進鎂國際研究中心的支援。
（展望）
本成果不僅是鈦材料的創新加工方法，更作為一種可取代現有熱處理的節能新型金屬材料組織控制方法，預期將應用於各種金屬材料。
【術語解釋】
※1. 非平衡控制：在材料達到熱力學平衡狀態前的短時間內，透過誘導原子擴散和相變來控制組織的方法。
※2. 韌性：材料承受外力時，在斷裂或破壞之前能夠吸收多少能量並變形的性質。這是與強度和延性都相關的重要力學特性。
※3. 非熱效應：與電流加熱（焦耳熱）不同，指由電子流本身對原子施加力而產生的效應。代表性的包括電子與原子的力學相互作用、電子風力等。
※4. 高密度脈衝電流：在短時間內施加高密度電流，將電子風力導入金屬材料的處理技術。
（論文資訊）
論文標題：Electric current-driven heterogeneous microstructures in dual-phase titanium alloys
作者：Shaojie Gu†*, Yasuhiro Kimura*, Yi Cui, Yasuyuki Morita*, Sora Isoi, Chang Liu, Xinming Yan, Bingfeng Ju, Huayong Yang, Yuhki Toku†*, Yang Ju†* (†: 共同貢獻, *: 共同通訊)
刊登期刊：Nature Communications
doi： 10.1038/s41467-026-70561-6
網址：https://rdcu.be/fdb9w
【詳情】新聞稿（PDF 710KB）
聯絡方式：
【媒體諮詢】
熊本大學公關戰略室
電話：096-342-3271
電子郵件: sos-koho※jimu.kumamoto-u.ac.jp
【研究諮詢】
熊本大學先進鎂國際研究中心
負責人：（助教）顧少杰
電話：096-342-3752
電子郵件：shaojie.gu※mech.kumamoto-u.ac.jp
（請將※替換為@）
本研究中，透過對雙相鈦合金施加「高密度脈衝電流（HDPEC）處理」，可瞬間誘發非平衡原子擴散和相變，實現組織細化和多相化。結果顯示，材料的韌性最高可提升30%。與傳統熱處理不同，本方法利用電流中流動的電子直接推動原子產生的「電子風力」（非熱效應）。這也成功將能源消耗降低了50%以上。
這項研究成果預期將作為一種創新的、節能的加工方法，應用於航空器結構材料和人工關節等高性能鈦材料。
研究成果已於2026年4月13日在國際學術期刊「Nature Communications」上發表。
本研究得到了科學技術振興機構（JST）的研究經費、日本學術振興會（JSPS）科研費以及熊本大學先進鎂國際研究中心的支援。
（展望）
本成果不僅是鈦材料的創新加工方法，更作為一種可取代現有熱處理的節能新型金屬材料組織控制方法，預期將應用於各種金屬材料。
【術語解釋】
※1. 非平衡控制：在材料達到熱力學平衡狀態前的短時間內，透過誘導原子擴散和相變來控制組織的方法。
※2. 韌性：材料承受外力時，在斷裂或破壞之前能夠吸收多少能量並變形的性質。這是與強度和延性都相關的重要力學特性。
※3. 非熱效應：與電流加熱（焦耳熱）不同，指由電子流本身對原子施加力而產生的效應。代表性的包括電子與原子的力學相互作用、電子風力等。
※4. 高密度脈衝電流：在短時間內施加高密度電流，將電子風力導入金屬材料的處理技術。
（論文資訊）
論文標題：Electric current-driven heterogeneous microstructures in dual-phase titanium alloys
作者：Shaojie Gu†*, Yasuhiro Kimura*, Yi Cui, Yasuyuki Morita*, Sora Isoi, Chang Liu, Xinming Yan, Bingfeng Ju, Huayong Yang, Yuhki Toku†*, Yang Ju†* (†: 共同貢獻, *: 共同通訊)
刊登期刊：Nature Communications
doi： 10.1038/s41467-026-70561-6
網址：https://rdcu.be/fdb9w
【詳情】新聞稿（PDF 710KB）
聯絡方式：
【媒體諮詢】
熊本大學公關戰略室
電話：096-342-3271
電子郵件: sos-koho※jimu.kumamoto-u.ac.jp
【研究諮詢】
熊本大學先進鎂國際研究中心
負責人：（助教）顧少杰
電話：096-342-3752
電子郵件：shaojie.gu※mech.kumamoto-u.ac.jp
（請將※替換為@）