近日，穩態強磁場實驗裝置（SHMFF）用戶北京航空航天大學王敬民教授、蔣成保院士團隊，借助SHMFF水冷磁體WM5，通過引入有序位錯陣列，在Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶中實現了5% 的巨大磁致超彈性效應，相關成果在線發表于Advanced Science。

現代工程技術，如行程控制、換能驅動、精密加工、能量收集等，都需要高性能的驅動、換能和傳感器件。如果材料在磁場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%。磁驅動形狀記憶材料，基于磁場驅動結構轉變，具有輸出巨大磁致超彈性應變的潛力。然而，目前報道，在無約束的自由狀態下，磁驅動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。在自由狀態下，僅由磁場誘發的巨大磁致超彈性效應未見報道。

該研究團隊基于WM5，系統研究了Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶在磁場作用下的電輸運和磁致彈性應變效應。通過電輸運測量，證明了該單晶可由磁場驅動發生結構轉變。應變研究表明，生長態單晶的磁致彈性應變僅為0.7%(圖a)。研究團隊通過40 MPa的壓應力對單晶進行了應力約束相變循環(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，設計了脈沖磁場驅動器件，實驗表明，Ni₃₄Co₈Cu₈Mn₃₆Ga₁₄單晶的磁致超彈性效應具有對磁場的快速響應特點。

此項研究對于研發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器和高效能量傳感器的開發奠定了重要基礎。

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