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這一過(guò)程的核心在于：利用 3D 打印快速凝固過(guò)程產(chǎn)生的微觀成分偏析，形成具備選擇性腐蝕行為的前驅(qū)體；再通過(guò)去合金工藝，去除脆弱相、保留強(qiáng)化相，從而在納米多孔網(wǎng)絡(luò)中自發(fā)形成支撐骨架。這一機(jī)制開(kāi)辟了一種跨學(xué)科融合的新路徑，實(shí)現(xiàn)了從冶金偏析出發(fā)，經(jīng)過(guò)去合金調(diào)控，最終導(dǎo)向功能型納米多孔超材料的完整構(gòu)筑路線。同時(shí)，這一新現(xiàn)象不僅拓展了人們對(duì)去合金行為的理解，也為高強(qiáng)度–高比表面積金屬材料的設(shè)計(jì)提供了新的理論依據(jù)和工程手段。

這項(xiàng)研究成果具有非常廣闊的應(yīng)用前景。它不僅具備可與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)金屬材料媲美的機(jī)械性能，還同時(shí)擁有超大的比表面積——每公斤材料的表面積可達(dá)約 4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)，是許多現(xiàn)有納米材料難以實(shí)現(xiàn)的水平。更重要的是，它的制備成本非常低，僅為常規(guī)納米材料的十分之一，且不受尺寸限制，大尺寸批量制備完全可行，故能為實(shí)際應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

未來(lái) 3 到 5 年內(nèi)，研究團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)這一材料將在多個(gè)領(lǐng)域釋放潛力。例如在電子散熱器方面，超高比表面積有利于快速熱交換；在藥物傳輸與控釋領(lǐng)域，其孔道結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)高效載藥與釋放控制；在催化與能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，其多孔結(jié)構(gòu)提供大量反應(yīng)位點(diǎn)，可提升效率；而在骨科植入體方向，其納米多孔結(jié)構(gòu)能夠有效促進(jìn)骨組織長(zhǎng)入與骨整合，助力新一代智能植入器械的發(fā)展。

總的來(lái)說(shuō)，這是一種兼具強(qiáng)度、功能與成本優(yōu)勢(shì)的金屬材料，具備極大的產(chǎn)業(yè)化潛力和可持續(xù)發(fā)展前景。

這項(xiàng)研究的設(shè)計(jì)靈感與鐘豪章個(gè)人的經(jīng)歷有很大關(guān)系。鐘豪章是福建龍巖人。“但說(shuō)來(lái)也有些慚愧，在 2021 年之前，我從未真正走近去了解過(guò)土樓。”其表示。那年年初，鐘豪章愛(ài)人堅(jiān)持帶他去參觀福建永定的土樓群，親眼所見(jiàn)后深受震撼：土樓墻體厚達(dá)三米，有些甚至是幾代人接力完成建造，充滿(mǎn)堅(jiān)韌與智慧。而墻體結(jié)構(gòu)中黃泥、木片與石塊交錯(cuò)堆疊的樣貌，又讓鐘豪章不禁聯(lián)想到自己老家農(nóng)村的土房子，既陌生又親切，這份印象非常深刻。 

也是在同年 10 月份，鐘豪章開(kāi)始探索去合金納米多孔金屬的研究方向。一次偶然的實(shí)驗(yàn)中，他和所在團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)特定設(shè)計(jì)的 3D 打印前驅(qū)體，在去合金處理后形成了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)：表面是納米多孔的“填充體”，內(nèi)部卻保留了一部分不可腐蝕的“骨架”結(jié)構(gòu)。這種“骨架–填充體”的構(gòu)型竟然與鐘豪章在土樓中看到的墻體如出一轍。

這份意外的“重逢”，讓鐘豪章意識(shí)到中國(guó)傳統(tǒng)建筑中蘊(yùn)含的結(jié)構(gòu)智慧，或許可以轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)的靈感來(lái)源。研究團(tuán)隊(duì)順著這個(gè)方向繼續(xù)深入研究，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一設(shè)計(jì)策略在性能上的顯著優(yōu)勢(shì)。這段經(jīng)歷，不僅連接了鐘豪章個(gè)人的故鄉(xiāng)記憶，也讓傳統(tǒng)文化與前沿科技在實(shí)驗(yàn)室里真正相遇。

而本次研究實(shí)際上是研究團(tuán)隊(duì)此前發(fā)表于《今日材料》的一篇論文的延伸。在那項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)模擬與理論分析發(fā)現(xiàn)，引入分級(jí)結(jié)構(gòu)是提升金屬超材料力學(xué)性能的有效途徑。結(jié)合 3D 打印與去合金技術(shù)，恰好為構(gòu)建這種分級(jí)結(jié)構(gòu)提供了可控、可實(shí)現(xiàn)的工藝路徑。因此，研究團(tuán)隊(duì)以此為基礎(chǔ)，啟動(dòng)了這項(xiàng)新的研究。

然而在研究過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)有了一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)：3D 打印形成的金屬前驅(qū)體在后續(xù)去合金過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯的成分偏析。這種偏析并非研究團(tuán)隊(duì)最初刻意設(shè)計(jì)的，但它在去除可去合金相后，保留下來(lái)的骨架結(jié)構(gòu)極大增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度。這種“骨架–填充體”的構(gòu)型也正是前一個(gè)問(wèn)題中提到的、與福建土樓墻體結(jié)構(gòu)極為相似的設(shè)計(jì)。這一巧合進(jìn)一步啟發(fā)了研究團(tuán)隊(duì)將傳統(tǒng)建筑智慧融入現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)思路，并最終形成了這項(xiàng)兼具科學(xué)性與文化意涵的研究。

鐘豪章表示，這項(xiàng)工作的最初出發(fā)點(diǎn)，其實(shí)是為了驗(yàn)證“分級(jí)結(jié)構(gòu)可以強(qiáng)化超材料”這一設(shè)想。研究團(tuán)隊(duì)投入了很多精力，也完成了不少實(shí)驗(yàn)和模擬，但就在準(zhǔn)備成稿的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)已有相關(guān)文獻(xiàn)搶先發(fā)表了類(lèi)似的結(jié)果。當(dāng)時(shí)確實(shí)感到有些失落，團(tuán)隊(duì)也陷入了一段長(zhǎng)達(dá)近一年的“科研真空期”。

但令人驚喜的是，正是在這個(gè)幾乎要放棄的時(shí)候，研究團(tuán)隊(duì)忽然意識(shí)到：研究團(tuán)隊(duì)樣品中這種類(lèi)似福建土樓墻體的“骨架–填充”結(jié)構(gòu)，也許并不是一個(gè)偶然的現(xiàn)象，而是一種全新的強(qiáng)化機(jī)制。帶著這個(gè)猜想，研究團(tuán)隊(duì)重新投入研究，通過(guò)理論計(jì)算和宏觀結(jié)構(gòu)模擬，發(fā)現(xiàn)這種“類(lèi)土樓拓?fù)?/span>”確實(shí)能夠提供強(qiáng)大的力學(xué)支撐和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

這一意外的發(fā)現(xiàn)不僅扭轉(zhuǎn)了原本陷入瓶頸的研究，也讓研究團(tuán)隊(duì)從“模仿已有設(shè)計(jì)”走向了“發(fā)現(xiàn)獨(dú)特機(jī)理”的全新方向。它重新點(diǎn)燃了研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這個(gè)課題的熱情，也讓研究團(tuán)隊(duì)真正體會(huì)到科研的魅力往往就藏在“偶然”和“轉(zhuǎn)念一想”之間。