室溫塑性較差限制了金屬玻璃的工程應用，而引入多孔在保留其強度的同時，大大提高了塑性，這使得多孔金屬玻璃在工程實際應用中具有巨大潛力。多孔金屬玻璃力學性能受其孔狀結構形狀控制。

來自西安交通大學的沙振東教授團隊最新研究表明，多孔金屬玻璃的變形行為受控于孔狀結構。在眾多孔狀模型中，手性結構表現出最大的楊氏模量。相關論文以題為“Tuning the mechanical properties of cellular metallic glasses”發表在International Journal of Plasticity上。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S074964192200153X

總的來說，多孔金屬玻璃幾何結構與其力學性能之間的關聯是多孔金屬玻璃研究領域中亟需解決的重要問題之一。本文采用準靜態壓縮有限元分析方法，研究了不同孔狀結構(包括隨機孔狀結構、蜂窩結構、手狀結構和BCC晶格結構)的多孔金屬玻璃的力學性能和變形機制。

本文結果表明，多孔金屬玻璃的結構特征對其力學性能有較大影響，增大孔隙度梯度會降低隨機孔狀結構金屬玻璃的屈服強度和楊氏模量。蜂窩結構、手狀結構和BCC晶格結構的多孔金屬玻璃都具有可觀的屈服強度，但楊氏模量相差較大。應變軟化行為導致周期性孔狀結構金屬玻璃的能量吸收能力弱于隨機狀結構。從能量吸收效率和理想效率來看，蜂窩結構金屬玻璃和均勻多孔金屬玻璃具有最為優異的吸能性能。同時本文結果進一步表明，不同孔狀結構金屬玻璃表現出不同的變形行為，通過改變孔狀結構可以獲得更高的屈服強度、楊氏模量、能量吸收能力和不同的變形行為。本文的研究結果促進了孔金屬玻璃材料和多孔金屬玻璃基復合材料的設計和開發。（文：Keep real。）

圖1. 相同孔隙率和寬度的多孔金屬玻璃幾何模型: a) 均勻隨機孔狀結構; b)隨機孔狀結構，孔隙度梯度為5%; c) 隨機孔狀結構，孔隙度梯度為8%; d)蜂窩結構; e)手狀結構; f) BCC晶格結構。

圖2. 準靜態壓縮測試條件下固定孔隙率為80%的不同孔狀金屬玻璃的應力-應變曲線： a)隨機孔狀; b)周期孔狀結構。

圖3. 不同孔狀金屬玻璃的能量吸收效率-應變曲線。

圖4. 不同孔狀金屬玻璃的能量吸收能力-應變曲線。

圖5. 不同孔狀金屬玻璃能量吸收效率-應變曲線: a)能量吸收效率; b)理想能量吸收效率。

圖6. 隨機孔狀模型的變形過程: a)均勻孔隙率; b) 5%孔隙度梯度; c) 8%孔隙度梯度。