研究人員開(kāi)發(fā)了一種制造“超硬”金屬的新方法
布朗大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種制造“超硬”金屬的新方法。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)化學(xué)處理,制造出了可以在適度壓力下融合在一起的納米顆粒“積木”。材料的硬度具體描述了其表面上的局部體積內(nèi)抵抗變形的能力。在金屬的情況下,它通常由組成它的微觀晶粒大小決定--晶粒越小,金屬越硬。
通常情況下,金屬的硬度是通過(guò)錘擊、彎曲或扭曲等宏觀制造方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但在新的研究中,研究小組從 "自下而上 "入手,使得金屬的硬度大大提高。 “錘擊和其他淬火方法都是自上而下改變晶粒結(jié)構(gòu)的方法,很難控制你最終的晶粒大小,”該研究的通訊作者Ou Chen說(shuō)!拔覀兯龅氖莿(chuàng)造納米顆粒構(gòu)件,當(dāng)你擠壓它們時(shí),它們會(huì)融合在一起。這樣我們就可以擁有均勻的晶粒尺寸,可以精確調(diào)整以增強(qiáng)性能! 該團(tuán)隊(duì)表示,問(wèn)題在于,金屬的表面通常被稱為配體的有機(jī)分子所覆蓋,這些有機(jī)分子會(huì)阻止金屬顆粒強(qiáng)烈地結(jié)合。研究人員開(kāi)發(fā)了一種化學(xué)處理方法,可以去除這些配體,讓金屬納米顆粒自由地通過(guò)壓力燒結(jié)過(guò)程更容易融合在一起。 利用這種方法,研究人員用金、銀、鈀等不同金屬的納米顆粒制成了粗糙的“硬幣”。在測(cè)試中,它們被證明比平時(shí)硬度大大提高,其中金幣的硬度是原來(lái)的4倍。其他的物理特性基本沒(méi)有變化。 在另一項(xiàng)測(cè)試中,研究人員利用他們的新技術(shù)制作了一種金屬玻璃。和我們比較熟悉的玻璃一樣,這些材料具有無(wú)定形的晶體結(jié)構(gòu),這可以使它們更容易成型,并有可能比普通金屬更堅(jiān)固。 “用單一成分制造金屬玻璃是出了名的難,所以大多數(shù)金屬玻璃都是合金,”研究人員說(shuō)。“但我們能夠從無(wú)定形的鈀納米顆粒開(kāi)始,用我們的技術(shù)來(lái)制造鈀金屬玻璃! 研究人員表示,在目前厘米的尺度上,這種工藝可以用來(lái)制造超硬的涂層、電極或其他金屬部件。但根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法,它也應(yīng)該比較簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展到更大的項(xiàng)目,因?yàn)槟壳暗墓I(yè)設(shè)備可以處理使用的壓力。 該研究發(fā)表在《Chem》雜志上。 相關(guān)鏈接:https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(20)30658-6 |