yleinen

Menetelmä raskaiden metallien tuottamiseksi vaarantamatta niiden sähkönjohtavuutta

Kaikilla metalleilla on rakenteellisia virheitäviime kädessä vaikuttaa niiden lujuuteen - mitä enemmän metallisia vikoja, sitä pehmeämpi tai hauraampi se on. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat luovat uusia metalliseoksia. Tämä lähestymistapa antaa mahdollisuuden saada kestävämpiä metalliyhdisteitä, mutta johtaa samalla niiden johtavuuden menettämiseen. Ja tämä puolestaan ​​rajoittaa mahdollisuutta käyttää uusia seoksia useissa tehtävissä. Amerikkalaisten tutkijoiden viimeisin löytö tarjoaa ratkaisun tähän kysymykseen. Löytöstä kerrotaan Nature Materials -lehden julkaisemassa artikkelissa.

Pala uudesta hopealejeeringistä tutkimuksen tekijän Frederic Sanzose käsissä

Sähkönjohtavuus - materiaalin ominaisuus sähkövirran johtamiseen. Se on erittäin tärkeä erilaisten elektroniikan tuotannossa.

Löytön kirjoittajat olivat tutkijoitaVermontin yliopisto, joka kehitti uusien seosten tuotantomekanismin, joka tekee metalleista paljon vahvempia, mutta samalla niiden sähkönjohtavuuden ylläpitäviä.

Kuinka luoda kestävä ja sähköä johtava metalli

Ratkaisu ongelmaan oli yllättävän kaunisyksinkertaista. Esimerkiksi nanomittakaavassa tutkijat sekoittivat pienen määrän (toisin sanoen hyvin vähäpätöistä) kuparia hopeaan ja tuloksena pystyivät saamaan kestävimmän hopeaseoksen - se on 42 prosenttia vahvempi kuin mikään nykyinen hopealejeeringi. Mutta tämä ei ole tärkein asia. Tärkeintä on, että vahvistuessaan hopea ei ole menettänyt sähkönjohtavuusominaisuuttaan. Muista, että hopealla itsessään on suurin metallien johtavuus.

Malli kuparin kanssa leikattujen hopeanjyvien (hiukkasten) atomirakenteesta (merkitty vihreällä), joka täyttää metallivirheet

Kiitos uuden tuotantomenetelmän, tutkijatonnistui ylittämään Hall-Petchin ns. teoreettisen rajan, jota on ylläpidetty viimeisen 70 vuoden ajan. Sitä kutsutaan myös Hall-Petch-lakiksi. Tämän rajan mukaan mitä pienemmäksi metallin rakeista (hiukkasista) tulee, sitä voimakkaammaksi aineen rakenne muuttuu. On kuitenkin joitain rajoituksia. Kun metallirakeista tulee liian pieniä - muutaman nanometrin kokoisia -, näiden rakeiden rajat muuttuvat epävakaiksi, alkavat liikkua ja muodonmuutoksia, mikä johtaa siihen, että metalli taas "pehmenee".

Mielenkiintoista: Tutkijat ovat löytäneet metallin tulevaisuuden elektroniikan luomiseksi

Tutkijat ovat ylittäneet tämän rajan luomallamitä he kutsuvat "nanokiteiseksi nanotuotettua metallia". Koska kupariatomit ovat kooltaan hiukan pienempiä kuin hopeatomit, ne kykenevät tunkeutumaan rakenteellisiin virheisiin hopean raerajoissa. Tämä estää rakenteen virheitä liikkumasta, mikä tekee metallista vahvemman. Samaan aikaan kuparihiukkaset eivät aiheuta ongelmia elektronien liikkumiselle hopean läpi, jolloin metalli voi pitää sähkönjohtavuutensa.

Tämä on uusi materiaaliluokka ja olemme vasta alkamassa ymmärtää, kuinka ne toimivat ”, Frederic Sanzos kommentoi.

Tutkijoiden mukaan uusi lähestymistapa vuonna 2006seostuotanto voidaan soveltaa paitsi hopeaan, mutta myös muihin metalleihin. Käyttölaajuuden suhteen uutta menetelmää voidaan yhtenä päivänä soveltaa tehokkaasti esimerkiksi tehokkaampien aurinkopaneelien, lentokoneiden kevyempien sulakkeiden ja jopa luotettavien ydinvoimalaitosten rakentamisessa. Näyttää siltä, ​​että nämä eivät ole ainoita käyttötapauksia. Jos lukijoillamme on omia ideoitaan, voit ilmaista ne Telegram-keskustelussamme.

Facebook -ilmoitus EU: lle! Sinun täytyy kirjautua sisään nähdäksesi ja julkaistaksesi FB -kommentteja!