突破霍爾·佩奇極限:世界上強(qiáng)度最高的導(dǎo)電用銀合金被制造出來
銀金屬導(dǎo)電性極佳,但性質(zhì)較為柔軟且強(qiáng)度較低,在利用它來作為導(dǎo)電金屬時,經(jīng)常需要在強(qiáng)度和導(dǎo)電性之間進(jìn)行權(quán)衡,但是新型材料可能會改變這種情況。一組研究人員設(shè)法利用缺陷使銀比平時堅(jiān)固得多,同時仍保持相當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性,這一發(fā)現(xiàn)突破了幾十年來的理論極限。 這種銀晶粒的原子結(jié)構(gòu)模型中充滿了銅雜質(zhì)(綠色),使它們自身的缺陷被填補(bǔ) 缺陷是金屬不可避免的一部分,諸如脆弱性或者在時間的作用下老化等問題很常見,而解決的方法通常是將不同的金屬組合成合金,有助于克服其中的一些問題,但對于導(dǎo)電金屬而言,這通常這是以犧牲導(dǎo)電性為代價的,尋求兩全其美是本研究的目的。 該研究的合著者莫里斯·王(Morris Wang)說:“我們問自己,如何才能制造出有缺陷的材料,而又要克服軟化問題,同時又保持導(dǎo)電性呢?”解決方案聽起來非常簡單:他們將微量的銅混入了銀中。最終的強(qiáng)度比先前最強(qiáng)的白銀強(qiáng)42%,同時仍具有導(dǎo)電性。但是,這種新合金最令人印象深刻的是,它超過了所謂的“霍爾·佩奇極限”。 霍爾·佩奇(Hall-Petch)效應(yīng)是70多年來材料科學(xué)的標(biāo)志性學(xué)說,這一理論認(rèn)為隨著金屬晶粒變小,材料本身也會變得更堅(jiān)固,但是有一個限制:當(dāng)晶粒變得太小(幾納米寬)時,它們的邊界變得不穩(wěn)定,材料會再次軟化。 |