中央研究院应用科学研究中心研究员包淳伟与海外团队合作，以理论模拟结合实验结果，研发出超弹性高熵艾林瓦（Elinvar）合金，拥有目前所知最高标准化强度、极低的弹性能耗损，而成果近期更是登上国际知名学术期刊《自然》（Nature）。
包淳伟表示，研究团队正持续进行更大尺度的分子模拟，能承受更大的外加应力、应变，不容易变形，希望能将这个研究成果应用在要求恒定弹性、需应对温度急剧变化的高精密组件中，例如民生、生医、能源、航天等产业。
传统合金材料是由一种成分浓度最高的主体元素加入其他元素组成，例如钢材是以铁为主体元素，再掺杂碳及其他元素，而高熵合金（high entropy alloy）是由多种元素以相近浓度均匀混合，突破传统材料瓶颈，具有强度提升，更加耐磨、耐温及轻量化等优势。
自从国立清华大学材料科学工程学系特聘教授叶均蔚自2004年提出高熵合金的概念以来，目前已有少部分的产业应用，如金属切削加工使用的刀具等，并有许多研究人员在该基础上持续深化，除高熵合金外，目前材料学界也积极研发其他高熵材料，如高熵陶瓷、高熵二维材料等，预期可应用在电池、产氢技术以及光电领域。
以计算机模拟超弹性高熵艾林瓦合金的晶体结构。 （Source：中研院）
研究团队结合计算机模拟与实验，首次发现结合钴、镍、铪、钛、锆这五种元素，原子大小差异高达1 1%的组合，能形成晶体结构稳定的高熵合金，经原子尺度的计算机模拟发现，新合金内原子的独特结构，导致其内部原子约9%的晶格畸变，远超过一般高熵合金材料的2%，因此增加原子间差排移动的难度，不容易产生永久变形。
机械性质测量结果显示，这种新合金有目前所知的最高弹性极限，相较绝大部分金属，可以承受更大的形变，而且不同于大部分金属加热后会软化，新合金表现出艾林瓦效应，对巨大温差接近“无感”，即使加热到摄氏726度左右，其刚度仍然与室温下相当，实验结果显示，新合金的弹性能量耗损极低，代表未来若制成机械设备零件，可让驱动设备的输入能量尽可能转换成推进力，不致于浪费能量。
包淳伟指出，这项合作研究从2018年应邀前往香港城市大学演讲开始，当时城大教授杨勇在实验室成功制备出超弹性高熵合金，但是许多实验测量结果无法解释，因此便与当时他的博士后研究员、现任台北科技大学材料及资源工程系助理教授陈信安，一起利用计算机模拟。
包淳伟说明，当时将实验所观察到的现象，以理论模型计算，得出精确的定量结果，包括原子周边环境、晶格畸变程度，以及晶体热力学稳定程度等实验无法测量的项目，对照实验结果后，从而验证新合金的性质。
包淳伟的研究团队，现持续进行更大尺度的分子模拟，期望能更加深入了解新合金的独特机械性质与形变机制，将其应用在高精密组件中，而这次研究更克服原子半径差异，引入极高的晶格畸变，这一研究思路也可在应用在其他新颖高熵材料的设计中。
（首图来源：中研院）