電接觸材料是承擔電路通斷控制、導電以及承載作用的關鍵結構-功能一體化材料，其性能直接關系到電力系統(tǒng)與電器設備的安全穩(wěn)定。銀基電接觸材料（中國新能源材料與器件第五屆學術會議）具有電導率和熱導率高、接觸電阻小而穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛應用于不同電力負荷范圍的電路與電器中。除導電和抗電弧侵蝕外，電接觸材料還需具備優(yōu)異的力學性能以滿足承載及長期服役需求，其中彈性變形能力尤為重要，特別是對于導電彈簧等電子器件。然而，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彈性變形極限是制約高彈性電接觸材料發(fā)展的關鍵難題。

借鑒貝殼、骨骼等天然生物材料具有微觀三維互穿結構的特性和優(yōu)勢，近日，中國科學院金屬研究所劉增乾研究員、張哲峰研究員團隊與國內外科研人員合作，利用銀的強度與鎳鈦合金應力誘導馬氏體相變效應之間的耦合作用，將鎳鈦合金的高彈性與銀的高電導率相結合，通過設計并構筑類似典型生物材料的微觀三維互穿結構，發(fā)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。

研究人員利用銀和鎳鈦之間超過300℃的熔點差異，采用工業(yè)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，并通過綜合調控骨架燒結溫度和熔滲溫度，在避免發(fā)生界面反應的前提下，實現(xiàn)了銀熔體完全填充骨架，獲得了不含雜質相的致密銀-鎳鈦塊體復合材料。材料中銀和鎳鈦兩相各自保持連續(xù)，并且在三維空間相互貫穿，兩相界面表現(xiàn)為冶金結合，如圖1a所示。銀基體良好的空間連通性能夠提供連續(xù)的電子傳輸通道，賦予材料超過10MS·m-1的高電導率，而連續(xù)的鎳鈦增強相能夠起到高效的強化作用。在變形過程中，鎳鈦相發(fā)生應力誘導馬氏體相變，在消耗外加機械能的同時減輕應力集中，而卸載后鎳鈦相能夠自發(fā)逆相變，引起材料整體產生彈性回復，從而賦予該電接觸材料超過1.7%的大彈性變形能力，是常用塊體導電金屬材料的3倍以上，如圖1b所示。此外，兩相微觀三維互穿與機械互鎖有利于促進二者之間的應力傳遞，避免局部應力集中導致過早損傷，并且能夠將微觀塑性變形與開裂約束在各自相內部，阻礙損傷演化并貫穿材料引起整體失效，因而進一步提高了電接觸材料的強度和損傷容限，使其表現(xiàn)出約1500MPa和560MPa的抗壓和抗拉強度，與現(xiàn)有銀基電接觸材料（中國新能源材料與器件第五屆學術會議）相比，在同等電導率前提下，強度約提高一倍，如圖1c所示。彈性、強度與電導率的優(yōu)異結合使得新型銀-鎳鈦電接觸材料有望在電路與電器等領域獲得廣泛應用。