纳米雕塑家消除了智能合金的脆性

2019-02-05 06:20:01

作者:Paul Marks用脆性金属合金雕刻的微观柱子可以使未来的航天器零件在高张力下不易发生碰撞被称为金属玻璃的合金表现得很像陶瓷:它们在高负荷下保持其形状 - 换句话说,它们具有高拉伸强度 - 但在比金属更低的拉伸极限下咬合帕萨迪纳的加利福尼亚理工学院的Julia Greer说,它们也相对较轻,使它们成为结构材料的吸引力,他的团队对金属玻璃进行了纳米扫描改变表面积与体积的比例可以极大地改变材料的物理性质,因此Greer和她的同事Dongchan Jang想知道金属玻璃在纳米尺度上是否会表现得更像金属 - 强韧但延展性为了找到答案,Jang使用聚焦离子束将金属锆的非晶合金雕刻成横跨轴100纳米的杠铃形支柱光束用重镓离子轰击合金以切断其结构 “这很难做到,”格里尔说 “如果它们太薄,柱子可能会翻倒,只是意外地用绳子消灭支柱也是可能的”他们发现了他们的惊讶纳米柱不仅比散装材料更坚固,而且还具有延展性 “仅仅通过减小尺寸来实现强度和延展性就是一种非常有利可图的组合,”格里尔说 “我们的工作为开始利用尺寸作为设计参数提供了强有力的基础”研究人员不确定为什么材料变得韧性,但他们推测裂纹扩展 - 导致材料在宏观尺度上卡扣的变形 - 逐渐被克服随着大小下降 “当样品尺寸减小时,裂缝传播变得越来越困难,当样品变得小于临界尺寸时,我们估计其直径约为100纳米,所需的应力变得太高,并且是另一种变形模式,延展性,出现,“张说通过在未来的表面和涂层中使用韧性金属玻璃纳米柱,Greer预测诸如航天器上使用的可伸缩天线等系统可以更具弹性她声称,由于工艺受温度变化的影响很大,因此应力很高 - 所以延展性涂层可以防止天线干扰英国剑桥附近Great Abington焊接研究所的冶金学家Bruce Dance也正在研究新型微结构如何影响材料特性 - 但是使用电子束来雕刻它们而不是离子 “这是非常有趣的工作,”他谈到加州理工学院的研究结果 “它有可能成为未来工程师转向的成分之一 - 但在[这些纳米柱]被认为是一种实用技术之前,他们还有很多工作要做”期刊参考文献:Nature Materials,DOI:10.1038 / nmat2622更多关于这些主题: