2021年1月25
冶金学家有各种方法使大块金属变硬。他们可以弯曲，扭曲，在两个滚轮之间移动，或者用锤子敲打。这些方法的工作原理是破坏金属的晶粒结构——形成大块金属的微观晶体结构域。颗粒越小，金属越硬。
现在，布朗大学的一组研究人员发现了一种自底向上定制金属颗粒结构的方法。发表在期刊上的一篇论文中化学在美国，研究人员展示了一种将单个金属纳米团簇粉碎在一起，形成固体宏观尺寸块状固体金属的方法。
对使用这种技术制造的金属进行的力学测试表明，它们的硬度是天然金属结构的四倍。
“锤击和其他硬化方法都是自上而下改变晶粒结构的方法，很难控制最终的晶粒尺寸，布朗大学的化学助理教授、这项新研究的通讯作者欧晨(音)说。“我们所做的是创造出纳米颗粒构建块，当你挤压它们时，它们会融合在一起。通过这种方式，我们可以得到均匀的晶粒尺寸，可以精确地调整以增强性能。”
在这项研究中，研究人员使用金、银、钯和其他金属的纳米颗粒制作厘米级的“硬币”。欧洲杯猜球平台这种尺寸的材料可以用来制造高性能的涂层材料、电极或热电发电机(将热流转化为电能的设备)。欧洲杯足球竞彩
但研究人员认为，这一过程可以很容易地按比例扩大，以制造超硬金属涂层或更大的工业部件。
陈说，这个过程的关键是对纳米颗粒的化学处理。金属纳米粒子通常被称为欧洲杯猜球平台配体的有机分子覆盖，这些分子通常会阻止粒子之间金属-金属键的形成。
Chen和他的团队找到了一种从化学上剥离这些配体的方法，只需一点压力，就可以使簇融合在一起。
研究表明，用这种技术制造的金属硬币比标准金属坚硬得多。
例如，金币的硬度是普通金币的两到四倍。研究人员发现，其他性质，如导电和光反射率，几乎与标准金属相同。
陈说，这些金币的光学特性非常迷人，因为当纳米粒子被压缩成大块金属时，会发生戏剧性的颜色变化。欧洲杯猜球平台
“由于所谓的电浆子效应，金纳米颗粒实际上是紫黑色的，”欧洲杯猜球平台陈先生说。“但当我们施加压力时，我们看到这些紫色的星团突然变成了明亮的金色。这是我们知道我们真的形成了大块黄金的方法之一。”
陈说，理论上，这项技术可以用于制造任何一种金属。事实上，陈和他的团队证明他们可以制造一种奇特的金属形式，即金属玻璃。金属玻璃是无定形的，这意味着它们缺乏正常金属的有规律重复的晶体结构。
这就产生了非凡的特性。金属玻璃比传统金属更容易模压，更坚固，更抗裂，在低温下表现出超导性。
“用单一成分制造金属玻璃是出了名的困难，所以大多数金属玻璃都是合金，”陈先生说。”但我们能够从非晶态的钯纳米颗粒开始，并使用我们的技术制造钯金属玻璃。”欧洲杯猜球平台
陈说，他希望这项技术有朝一日能广泛应用于商业产品。纳米簇的化学处理相当简单，将它们挤在一起的压力也在标准工业设备的范围内。2020欧洲杯下注官网陈已经申请了这项技术的专利，并希望继续研究。
“我们认为这里有很大的潜力，无论是对工业还是对科学研究社区，”陈先生说。
论文的合著者有Yasutaka Nagaoka, Masayuki Suda, Insun Yoon, Na Chen, Hanjun Yang, Yuzi Liu, Brendan A. Anzures, Stephen W. Parman, Zhongwu Wang, Michael Grünwald和Hiroshi M. Yamamoto。这项研究得到了美国国家科学基金会(CMMI-1934314, DMR-1332208,欧洲杯线上买球 DMR-1848499)和美国能源部(DE-AC02-06CH11357)的资助。
来源:https://www.brown.edu/