科学家们在几乎任何材料上开发涂料以“愈合”骨折

把钢放在高倍显微镜下,揭示其微观结构,准备大吃一惊吧。这种金属因其强度而闻名,但它会出现凹坑。“这是材料的本质,”威斯康星大学的杰出教授卡洛琳·艾塔说威斯康星大学密尔沃基分校.“坑可以开始从钢铁本身的物理化学缺陷中发展。”

Carolyn Aita,威斯康星州杰出教授工程教授,看着罗克韦尔自动化工程师Chris Genthe的不锈钢的放大图像,他也是她的研究生之一。艾塔的实验室是开发涂料,可以在开始之前停止腐蚀。照片由Alan Magayne Roshak。

点击是对行业关注的原因,因为它可以进展并导致腐蚀。但艾塔的研究可以提供帮助。在她们在工程和应用科学学院的最先进的实验室,她开发了一系列涂料,几乎任何材料都会从金属到硅,从金属到硅愈合浅坑和骨折。欧洲杯线上买球涂层还可以防止进一步降解。“我的涂料旨在在不利的环境中工作,例如盐雾,油和高湿度,”艾塔说。“我们设计它们以解决对基材造成损坏的任何原因。”

AITA在薄膜领域拥有国际声誉,为先进材料的薄膜,并已被威斯康星州的一些最着名公司支持,包括约翰逊控制,獾米,罗克韦尔自动化,Cerac和Kohler。欧洲杯足球竞彩她还与杜邦,锈病和数字设备等国家公司合作。2020欧洲杯下注官网事实上,AITA的研究是由行业不断支持的 - 她的威斯康星州杰出的教授 - 自1988年由UW系统推出以来。

受欢迎的应用程序

在她目前的工作中,Aita和四个研究生正在创造新的涂层,可以承受金属在工业环境中发生的腐蚀。这项工作对其赞助商罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)来说很有价值,罗克韦尔自动化公司是几乎所有行业的全球工业控制供应商。除了自然缺陷,像不锈钢这样的材料还容易受到使用环境的影响,罗克韦尔化学与材料欧洲杯足球竞彩工程小组的材料项目工程师克里斯托弗·根特(Christopher Genthe)说,他也是Aita的研究生之一。

罗克韦尔的材料工程师们欧洲杯足球竞彩对保护公司生产的金属部件感兴趣,例如,保护电子设备外壳免受高湿度、温度和工业污染物的影响。艾塔独特的纳米层压板涂层以超薄层的形式应用于金属表面,并共同调整以应对各种不利条件。层中的微小晶体转化成包围和包含缺陷的物质。艾塔的研究成果在许多行业都有应用,包括制造业、光学产品和生物医学设备,她在这一领域拥有两项专利。

贴上她实验室的墙壁是人工关节中使用的不锈钢类型的一个孔的放大图像。“想象一下,如果这是在你的臀部替换中,”她说。“我们的涂料可以防止发生这种情况。”它们通过调整人体内的条件来进行,这些条件可以在人工关节中的心脏瓣膜或孔中形成发际线裂缝,例如,预防植入物排斥或失效。

依靠“多萝西”

实现这些保护涂层的正确特性取决于选择正确的元素组合,并以精确的方式操纵它们。在罗克韦尔项目中,艾塔先进涂层实验实验室(AceLab)的团队在他们的智能金属陶瓷涂层中使用了铪、氧化锆和氧化铝。AceLab经理、Aita的博士生伊丽莎白·霍普(Elizabeth Hoppe)说:“我们对这些材料进行了工程设计,使它们的行为不同于更大微观结构的陶瓷。”

Hoppe说:“我们将薄膜分层生长,这样一层中微小晶体的生长就会在特定的尺寸下停止,这使我们能够控制它们的行为。”Aita说,最终决定薄膜特性的是嵌入一层的微小晶体中的分子排列。缅因州大学表面科学与技术实验室主任Robert Lad说,Aita的实验室小组是第一个展示在陶瓷薄膜中使用纳米层压结构的优势的。欧洲杯线上买球今天,全世界都在加紧对这一领域的研发。

因为它们在纳米级工作,实际应用薄膜的工作落在“多萝西”中,在acelab中的大“溅射沉积”设备。(该设备被2020欧洲杯下注官网命名为乌丽塔的导师,Dorothy Hoffman之一,通过物理气相沉积的薄膜生长的先驱。)在溅射沉积中,由蒸汽轰炸形成的能量离子或由特定的“目标”。元素,从池游戏中的台球散射时发出精力充沛的原子。然后,那些原子在超薄层中涂覆基材。

领导的职业

自1981年抵达UWM以来,艾塔已经完成了许多“第一款”。她是第一位被聘请作为威斯康星大学系统研究校园的竞选人员教授。1988年,她成为UWM工程和应用科学学院(CEAS)的第一个威斯康星州杰出教授。欧洲杯线上买球

在西北大学(Northwestern Universi欧洲杯足球竞彩ty)欧洲杯线上买球获得材料科学博士学位后,艾塔在私营企业工作了几年,也就是在那时,她迷上了薄涂层研究。她说,她进入学术界是为了接触一些她在私营部门得不到的东西:学生。各个层次的学生都在Aita的实验室接受过培训,接触过大量的现实世界的商业解决方案,她为当地和全国的公司提供了一支经验丰富的员工队伍。

在CEAS院长Michael Lovell的支持下,正在计划购买一台可以在纳米尺度上对材料进行刻划和压痕的机器。欧洲杯足球竞彩尽管这些设备无疑会对她合作2020欧洲杯下注官网的许多行业有用,但最令她兴奋的是,它对她的学生意味着什么。“你可以探索在破坏材料之前需要施加多大的力,”爱塔说。“这将为实验室开辟一个全新的研究领域。”

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