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新型合金

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王道還｜中央研究院歷史語言研究所助理研究員

美國能源部阿姆斯（Ames）國家實驗室的研究人員，發明了一種合金，由硼、鋁、鎂化合物與二硼化鈦組成。這種合金的英文縮寫是BAM，質地超硬，僅次於鑽石，可是又比鐵氟龍還要滑，可以減少機器的磨耗，又能降低摩擦力，提升運轉效能。

其實，10年前研究人員想要做的是，開發一種加熱後可以產生電流的材料。但是BAM不是那種材料。研究人員無意中發現它的硬度非常高，因為它很難切、割、磨。現在阿姆斯實驗室得到了300萬美元，要把這種超硬合金發展成一種超級潤滑劑，讓機器運轉得更順暢，並延長機器的使用年限。

目前工業上廣泛使用的抗摩擦劑是鐵氟龍，但是BAM的摩擦係數更低，兩者的比例是0.05比0.02。潤滑過的鋼，摩擦係數可達0.16。

使用BAM，只要在機械的運轉零件上敷上一層2微米的BAM，就能減少機器運轉需要使用的動力（如電、燃油）。美國工業要是全面採用BAM，估計一年可節省90億度電，相當於1.79億美元。

此外，BAM很硬，也適合當鑽頭。切割金屬的鑽頭，最硬的是鑽石，但是鑽石會與金屬發生化學變化，因此容易退化。而BAM便宜，又不會與金屬起化學變化。

至於BAM為何有這種值得開發的性質，研究人員還不清楚。大多數超硬材料，都有簡單、規律、對稱的結晶形態。可是BAM的結晶態卻複雜、不對稱，而且結晶格子有空隙，這些都不合堅硬物質的特徵。

BAM的摩擦係數那麼低，也令人費解。有人認為，也許是這種合金表面的硼與空氣中的氧化合成微量的氧化硼，氧化硼再吸收空氣中的水氣，在合金表面形成一層薄薄的水膜。也就是說，這種合金有自行潤滑的本領，不需要另外添加潤滑油。

資料來源

《科學發展》2009年1月，433期，74 ~ 78頁

科發月刊(5221)

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