Ученые создают металлы из пыли

Исследователи из Университета Брауна показали способ получения массивных металлов путем измельчения крошечных металлических наночастиц, что позволяет настраивать структуру зерен и улучшать механические и другие свойства.

Ученые создают металлы из пыли

У металлургов есть масса способов сделать кусок металла тверже. Его можно согнуть, скрутить, пропустить между двумя роликами или забить молотком. Эти методы работают, разрушая зернистую структуру металла — микроскопические кристаллические домены, которые образуют объемный кусок металла. Более мелкие зерна делают металлы более твердыми.

Теперь группа исследователей из Университета Брауна нашла способ настраивать структуру металлических зерен снизу вверх. В статье, опубликованной в журнале Chem, исследователи демонстрируют метод разбивания отдельных металлических нанокластеров вместе с образованием твердых макро-кусков твердого металла. Механические испытания металлов, изготовленных с использованием этого метода, показали, что они в четыре раза тверже, чем металлические конструкции, встречающиеся в природе.

Молоток и другие методы упрочнения — все это нисходящие способы изменения структуры зерна, и очень сложно контролировать размер зерна, который вы получите. В ходе этого эксперимента ученые создали строительные блоки из наночастиц, которые сливаются вместе, когда их сжимают. Таким образом получая зерна одинакового размера, которые можно точно настроить для улучшения свойств.

Ученые создают металлы из пыли

Источник: лаборатория Чена/Брауновский университет.

Для исследования команда сделала металлические "монеты" из наночастиц золота, серебра, палладия и других металлов.

Для этого исследования ученые сделали "монеты" сантиметрового масштаба, используя наночастицы золота, серебра, палладия и других металлов. Изделия такого размера могут быть полезны для изготовления высококачественных материалов для покрытий, электродов или термоэлектрических генераторов (устройств, преобразующих тепловые потоки в электричество). Но исследователи считают, что этот процесс можно легко расширить, чтобы получить сверхтвердые металлические покрытия или более крупные промышленные компоненты.

По словам ведущего автора работы, ключом к этому процессу является химическая обработка строительных блоков наночастиц. Металлические наночастицы обычно покрыты органическими молекулами, называемыми лигандами, которые обычно предотвращают образование связей металл-металл между частицами. Чен и его команда нашли способ химически удалить эти лиганды, позволив кластерам слиться вместе с небольшим давлением.

Исследования показали, что металлические монеты, изготовленные с помощью этой техники, были значительно тверже обычного металла. Золотые монеты, например, были в два-четыре раза тверже обычных. Исследователи обнаружили, что другие свойства, такие как электрическая проводимость и коэффициент отражения света, практически идентичны стандартным металлам. По словам команды, оптические свойства золотых монет были захватывающими, поскольку при прессовании наночастиц в массивный металл произошло резкое изменение цвета.

Теоретически, говорят авторы, эту технику можно использовать для изготовления любого металла. Фактически, исследвоатели показали, что они могут создавать экзотическую форму металла, известную как металлическое стекло. Металлические стекла аморфны, то есть в них отсутствует регулярно повторяющаяся кристаллическая структура обычных металлов. Это дает начало замечательным свойствам. Металлические стекла легче формуются, чем традиционные металлы, они могут быть намного прочнее и устойчивее к растрескиванию, а также проявлять сверхпроводимость при низких температурах.

Авторы работы надеются, что однажды эту технику можно будет широко использовать для коммерческих продуктов. Химическая обработка нанокластеров довольно проста, а давление, используемое для их сжатия, находится в пределах диапазона стандартного промышленного оборудования.

Читайте также

Искусственный интеллект SG-Safe в 10 раз повысил «смелость» складских роботов

Искусственный интеллект SG-Safe в 10 раз повысил «смелость» складских роботов

Китай запустил спутник с ИИ-суперкомпьютером для обработки данных прямо на орбите

Китай запустил спутник с ИИ-суперкомпьютером для обработки данных прямо на орбите

Игровой ПК за 1,2 млн рублей получил вишню с распускающимися от тепла цветами

Игровой ПК за 1,2 млн рублей получил вишню с распускающимися от тепла цветами

ИИ TANGO учит гуманоидных роботов преодолевать офисную полосу препятствий

ИИ TANGO учит гуманоидных роботов преодолевать офисную полосу препятствий

В США устроили бой человека с полноразмерным роботом EngineAI T800

В США устроили бой человека с полноразмерным роботом EngineAI T800

Трамп: США переименовывают искусственный интеллект в «сверхинтеллект»

Трамп: США переименовывают искусственный интеллект в «сверхинтеллект»

Китай готовит к испытаниям сверхзвуковой самолет TMS-10 со скоростью до Маха 2

Китай готовит к испытаниям сверхзвуковой самолет TMS-10 со скоростью до Маха 2

AX Gaming представила RTX 5070 с «ароматом осени» и аниме-дизайном

AX Gaming представила RTX 5070 с «ароматом осени» и аниме-дизайном

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Умный рюкзак массирует спину при усталости

Умный рюкзак массирует спину при усталости

Ближайшая к нам внеземная жизнь может находиться на стадии микробов

Ближайшая к нам внеземная жизнь может находиться на стадии микробов

AstroForge хочет провести первую космическую миссию без единой команды с Земли

AstroForge хочет провести первую космическую миссию без единой команды с Земли

Motorola показала флагман Signature 27 с 200-Мп перископической камерой

Motorola показала флагман Signature 27 с 200-Мп перископической камерой