Γενικά

Μία μέθοδος για την παραγωγή βαρέων μετάλλων χωρίς να διακυβεύεται η ηλεκτρική τους αγωγιμότητα

Όλα τα μέταλλα έχουν δομικά ελαττώματαεπηρεάζουν τελικά την αντοχή τους - τόσο περισσότερα ελαττώματα στο μέταλλο, όσο πιο μαλακά ή εύθραυστα είναι. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, οι επιστήμονες δημιουργούν νέα κράματα μετάλλων. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την επίτευξη πιο ανθεκτικών μεταλλικών ενώσεων, αλλά παράλληλα οδηγεί σε απώλεια της αγωγιμότητάς τους. Και αυτό, με τη σειρά του, περιορίζει τη δυνατότητα χρήσης νέων κραμάτων σε διάφορες εργασίες. Η τελευταία ανακάλυψη Αμερικανών επιστημόνων προσφέρει μια λύση στο θέμα αυτό. Η ανακάλυψη αναφέρεται σε άρθρο που δημοσιεύθηκε από το περιοδικό Nature Materials.

Ένα κομμάτι του νέου κράματος αργύρου στα χέρια του συγγραφέα της μελέτης Φρέντερικ Σανζόζε

Ηλεκτρική αγωγιμότητα - την ιδιότητα του υλικού για τη διεξαγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Είναι πολύ σημαντικό στην παραγωγή διαφόρων ηλεκτρονικών ειδών.

Οι συντάκτες της ανακάλυψης ήταν ερευνητέςΠανεπιστήμιο του Βερμόντ, οι οποίοι έχουν αναπτύξει ένα μηχανισμό για την παραγωγή νέων κραμάτων, που καθιστά τα μέταλλα πολύ ισχυρότερα, αλλά ταυτόχρονα διατηρούν την ηλεκτρική τους αγωγιμότητα.

Πώς να δημιουργήσετε ένα ανθεκτικό και ηλεκτρικά αγώγιμο μέταλλο

Η λύση στο πρόβλημα ήταν εκπληκτικά όμορφηαπλή. Για παράδειγμα, στη νανοκλίμακα, οι επιστήμονες ανάμιξαν ένα ίχνος χαλκού με ασήμι και με αποτέλεσμα να είναι σε θέση να αποκτήσουν το πιο ανθεκτικό κράμα αργύρου - είναι 42% ισχυρότερο από οποιοδήποτε κράμα αργύρου που υπάρχει σήμερα. Αλλά αυτό δεν είναι το πιο σημαντικό πράγμα. Το κύριο πράγμα είναι ότι, έχοντας γίνει ισχυρότερο, το ασήμι δεν έχει χάσει την ιδιότητα ηλεκτρικής αγωγιμότητας του. Θυμηθείτε ότι το ίδιο το ασημένιο έχει την υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταξύ των μετάλλων.

Ένα μοντέλο της ατομικής δομής των κόκκων (σωματιδίων) του αργύρου διαστρωμένα με χαλκό (σημειωμένο σε πράσινο χρώμα) που γεμίζει ελαττώματα μετάλλων

Χάρη στη νέα μέθοδο παραγωγής, επιστήμονεςκατόρθωσε να ξεπεράσει το λεγόμενο θεωρητικό όριο του Hall-Petch, το οποίο διατηρήθηκε τα τελευταία 70 χρόνια. Ονομάζεται επίσης ο νόμος Hall-Petch. Σύμφωνα με αυτό το όριο, όσο μικρότερο γίνεται ο κόκκος (σωματίδιο) του μετάλλου, τόσο ισχυρότερη γίνεται η δομή της ουσίας. Ωστόσο, υπάρχει κάποιος περιορισμός. Όταν οι μεταλλικοί κόκκοι γίνονται πολύ μικρόι - μερικά νανόμετρα σε μέγεθος - τα όρια των κόκκων αυτών καθίστανται ασταθή, αρχίζουν να κινούνται και να παραμορφώνονται, γεγονός που οδηγεί στο γεγονός ότι το μέταλλο "μαλακώνει" πάλι.

Επίσης ενδιαφέρουσα: Οι επιστήμονες ανακάλυψαν το μέταλλο για να δημιουργήσουν τα ηλεκτρονικά του μέλλοντος

Οι επιστήμονες έχουν ξεπεράσει αυτό το όριο δημιουργώνταςαυτό που αποκαλούν "νανοκρυσταλλικό νανοτονωμένο μέταλλο". Δεδομένου ότι τα άτομα χαλκού είναι ελαφρώς μικρότερα σε μέγεθος από τα άτομα αργύρου, είναι σε θέση να διεισδύσουν στα δομικά ελαττώματα στα όρια των κόκκων του αργύρου. Αυτό αποτρέπει ελαττώματα στη δομή του από την κίνηση, καθιστώντας το μέταλλο ισχυρότερο. Ταυτόχρονα, τα σωματίδια χαλκού δεν δημιουργούν προβλήματα για την κίνηση ηλεκτρονίων μέσω ασημιού, επιτρέποντας στο μέταλλο να διατηρεί την ηλεκτρική αγωγιμότητα του.

Πρόκειται για μια νέα κατηγορία υλικών και αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε πώς λειτουργούν, "σχολιάζει ο Φρέντερικ Σάντζο.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, μια νέα προσέγγιση στοη παραγωγή κράματος μπορεί να εφαρμοστεί όχι μόνο στο ασήμι, αλλά και σε άλλα μέταλλα. Όσον αφορά το πεδίο εφαρμογής, η νέα μέθοδος μπορεί μία ημέρα να εφαρμοστεί αποτελεσματικά, για παράδειγμα, στην παραγωγή αποδοτικότερων ηλιακών συλλεκτών, ελαφρότερων ατράκτων για αεροσκάφη και ακόμη και στην κατασκευή πιο αξιόπιστων πυρηνικών σταθμών. Φαίνεται ότι αυτές δεν είναι οι μοναδικές περιπτώσεις χρήσης. Εάν οι αναγνώστες μας έχουν τις δικές τους ιδέες, μπορείτε να τις εκφράσετε στην τηλεδιάσκεψη μας.