納米顆粒“自下而上”造出超硬金屬,比自然生成金屬硬四倍
2021年01月27日08:03

原標題:納米顆粒“自下而上”造出超硬金屬,比自然生成金屬硬四倍

科技日報北京1月26日電 據最新一期《化學》雜誌報導,美國布朗大學研究人員開發出一種粉碎單個金屬納米團簇的方法,與傳統的硬化技術完全不同,可使形成的金屬的硬度比天然結構金屬高出4倍。

材料的硬度一般是指其在受力或壓力下,抗刮擦或彎曲變形的性能。對於金屬而言,其硬度通常取決於組成它的微小顆粒的大小,顆粒越小,金屬越硬。

研究人員指出,錘擊和其他硬化方法都是改變顆粒結構的“自上而下”的方法,很難控制最終的顆粒尺寸。新方法則是“自下而上”:首先通過化學處理創建出納米顆粒材料,然後在中等壓力下將這些納米顆粒融合在一起,由此製造的金屬具有均勻的顆粒尺寸,可對其進行精確調整以增強性能。

金屬表面通常被稱為“配體”的有機分子覆蓋,會阻止金屬顆粒牢固地結合。研究人員開發了一種化學處理方法,可以去除這些配體,從而使金屬納米顆粒在壓力燒結過程中可以自由地融合在一起。

研究人員使用這種方法,用金、銀和鈀等不同金屬的納米顆粒製成了粗糙的“硬幣”。經過測試,證明它們比天然結構要堅硬得多,金幣的堅硬程度高達原來的4倍。研究人員還發現,利用該技術製成的新金屬硬幣,具有與標準金屬幾乎相同的導電性和光反射率,但是它們的光學性能發生了巨大變化。

在另一項測試中,研究人員使用新技術製成了金屬玻璃。就像人們更熟悉的眼鏡一樣,這些材料具有無定形的晶體結構,使它們更容易成型,並且比常規金屬更堅固。

目前,研究人員已為該技術申請了專利,正在尋求將其商業化。由於化學處理相對容易,他們相信利用該技術的生產工藝在製造超硬塗層、電極或其他金屬部件上具有巨大的潛力。

總編輯圈點

納米顆粒在手,金屬硬幣我有。科研人員通過特殊方法,去掉阻止金屬顆粒結合的阻力,把金屬顆粒的融合變成了搭積木。不需要費大力氣,就能把它們融在一起。這樣的金屬顆粒尺寸均勻,可方便地進行有針對性的微調。納米顆粒製成的釐米級硬幣硬度更高,其他性能又與標準金屬類似,有在工業上大規模應用的潛力。這次,科研人員就製成了單一金屬成分的玻璃。不過,目前來講金屬硬幣還只是實驗室產品,要推向市場,還需要跨過重重障礙。

(原標題 納米顆粒“自下而上”造出超硬金屬 比自然生成金屬硬四倍)

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