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Ultrahigh Elastic Energy Storage in Nanocrystalline Alloys with Martensite Nanodomains

材料科学 纳米晶材料 消散 弹性能 形状记忆合金 马氏体 磁滞 弹性(物理) 电介质 储能 纳米技术 复合材料 微观结构 光电子学 热力学 凝聚态物理 物理 功率(物理)
作者
Pengfei Dang,Li Cheng,Yuanchao Yang,Yumei Zhou,Yangyang Xu,Xiangdong Ding,Jun Sun,Dezhen Xue
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adma.202408275
摘要

Abstract Elastic materials that store and release elastic energy play pivotal roles in both macro and micro mechanical systems. Uniting high elastic energy density and efficiency is crucial for emerging technologies such as artificial muscles, hopping robots, and unmanned aerial vehicle catapults, yet it remains a significant challenge. Here, a nanocrystalline structure embedded with elliptical martensite nanodomains in ferroelastic alloys was utilized to enable high yield strength, large recoverable strain, and low energy dissipation simultaneously. As a result, the designed Ti–Ni–V alloys demonstrate ultrahigh energy density (>40 MJ m −3 ) with ultrahigh efficiency (>93%) and exceptional durability. This concept, which combines nano‐sized embryos to minimize energy dissipation of psuedo‐elasticity and employs a fine‐grained structure to enhance yield strength, can be applied to other ferroelastic materials. Furthermore, it holds promise for the development of phase transformation‐involved functionalities such as high‐performance dielectric energy storage, ultralow‐hysteresis magnetostrain, and high‐efficiency solid‐state caloric cooling.
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