高熵合金之父葉均蔚 著書傳承


圖說:葉均蔚教授傾力研發高熵合金理論,突破材料學界長久以來的迷思。

■文:Wa-People/陳文玲 Evelyn Chen
■圖:Wa-People/編輯中心

十年前,國立清華大學材料科學工程學系教授葉均蔚提出「高熵(註)合金」研究成果,突破材料學有史以來的最大迷思,轟動材料學界,而今「高熵合金」成為材料學界的顯學,葉均蔚更被尊為「高熵合金之父」,今年他進一步與國際知名材料學家B.S. Murty與S. Ranganathan合著 “High-Entropy Alloys” (高熵合金)一書,將成為材料學的經典教材及參考書。

高熵合金是葉均蔚的創新研發,他表示,傳統觀念中的合金,例如鋁合金、銅合金等,皆以一種元素(鋁、銅)為主,占合金成分的50%以上。而高熵合金就宛如金屬世界的「綜合果汁」,至少由五種主要元素組成,每種主要元素所占的原子數比例不超過35%,組成的合金所具備的特性,可由不同組成元素及比例及後續製程來決定,換句話說,研究者可依所需要的力學、物理或化學特性,調配出元素的比例並施以適當的製程,創造所需特性的合金後加以應用,如可承受超高溫的耐火合金、超高壽命的刀具模具、不會刮花的手機外殼等,將不是夢想。

高熵合金研究的問世,打破了材料學界的一大迷思。過去材料研究總認為合金必須以特定一種或兩種元素為主,多種元素合成會讓金屬變得容易脆裂。然而,葉均蔚偶然在一段開車的路途中,靈光乍現,隨即召集學生展開研究,高熵合金終於問世。這過程艱辛又漫長,不僅要面對實驗的各種困境,還要承受別人的質疑,因此,葉均蔚謹慎地累積八年的研究數據及成果,才願意公開發表。「研究這條路是既寂寞又辛苦,要敢創新、不受傳統約束、不害怕困難,才能堅持下去。」

葉均蔚多年的高熵合金研究,曾經發展出一個意外小插曲,那就是在研究過程中,發現了新的銅合金,這種銅合金相當耐磨,目前已經商業化,應用在CNC模組當中。

葉均蔚表示,高熵合金的研究,為材料學打開了一扇大門,並開闢了許多路徑容易進入,在此領域還有無數的、全新的研究路徑及寶藏,任君挑選,他相信,這些路徑及寶藏足夠提供人類上百年的研究。他特別強調,這項突破是源自於台灣本土,由科技部、經濟部與國內多位學者共同促成,使台灣在材料學界占有一席之地。

如今他與兩位國際知名材料學家B.S. Murty與S. Ranganathan合著 “High-Entropy Alloys” 一書,總共分了10個章節,共120頁,梳理高熵合金研究的脈絡,介紹各種高熵合金的研究成果,也為未來的研究提供了線索,是全世界第一本完整介紹高熵合金的著作,預計可成為材料學的經典教材及參考書。

註:熵 (entropy) 是熱力學上代表亂度的參數。



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