Une méthode pour la production de métaux lourds sans compromettre leur conductivité électrique

Tous les métaux ont des défauts de structure quiaffectent finalement leur résistance - plus il y a de défauts dans le métal, plus il est mou ou cassant. Pour résoudre ce problème, les scientifiques créent de nouveaux alliages métalliques. Cette approche permet d’obtenir des composés métalliques plus durables, mais entraîne en même temps une perte de conductivité. Et ceci limite à son tour la possibilité d'utiliser de nouveaux alliages dans diverses tâches. La dernière découverte de scientifiques américains offre une solution à ce problème. La découverte est rapportée dans un article publié par la revue Nature Materials.

Un morceau du nouvel alliage d'argent entre les mains de Frederic Sanzose, co-auteur de l'étude

Conductivité électrique - la propriété du matériau de conduire le courant électrique. C'est très important dans la production de divers composants électroniques.

Les auteurs de la découverte étaient des chercheurs deUniversité du Vermont, qui ont mis au point un mécanisme pour la production de nouveaux alliages, qui rend les métaux beaucoup plus résistants, tout en maintenant leur conductivité électrique.

Comment créer un métal durable et électriquement conducteur

La solution au problème était étonnamment joliesimple. Par exemple, à l’échelle nanométrique, les scientifiques ont mélangé une quantité infime de cuivre et d’argent (c’est-à-dire très insignifiante), ce qui lui a permis d’obtenir l’alliage d’argent le plus durable: il est 42% plus résistant que tout alliage d’argent existant aujourd’hui. Mais ce n'est pas la chose la plus importante. L’essentiel est que, devenu plus fort, l’argent n’ait pas perdu sa propriété de conductivité. Rappelons que l'argent possède la conductivité électrique la plus élevée parmi les métaux.

Un modèle de la structure atomique des grains (particules) d'argent entremêlés de cuivre (marqué en vert) qui comble les défauts métalliques

Grâce à la nouvelle méthode de production, les scientifiquesréussi à dépasser la soi-disant limite théorique de Hall-Petch, qui est maintenue depuis 70 ans. On l'appelle aussi loi de Hall-Petch. Selon cette limite, plus le grain (particule) du métal devient petit, plus la structure de la substance devient solide. Cependant, il y a quelques limitations. Lorsque les grains de métal deviennent trop petits - quelques nanomètres - les limites de ces grains deviennent instables, commencent à bouger et se déforment, ce qui conduit à ce que le métal se "ramollisse" à nouveau.

Également intéressant: les scientifiques ont découvert le métal pour créer l'électronique du futur

Les scientifiques ont dépassé cette limite en créantce qu'ils appellent "métal nanocristallin nanocristallin". Étant donné que les atomes de cuivre ont une taille légèrement inférieure à celle des atomes d’argent, ils peuvent pénétrer dans les défauts de structure aux limites du grain de l’argent. Cela empêche les défauts de sa structure de se déplacer, ce qui rend le métal plus fort. Dans le même temps, les particules de cuivre ne posent pas de problèmes pour le mouvement des électrons à travers l'argent, permettant ainsi au métal de conserver sa conductivité électrique.

Il s'agit d'une nouvelle classe de matériaux et nous commençons tout juste à comprendre comment ils fonctionnent », commente Frédéric Sanzos.

Selon les chercheurs, une nouvelle approche dela production d'alliages peut être appliquée non seulement à l'argent, mais également à d'autres métaux. En ce qui concerne le champ d’application, la nouvelle méthode pourra un jour être appliquée efficacement, par exemple dans la production de panneaux solaires plus efficaces, de fuselages plus légers pour les aéronefs et même dans la construction de centrales nucléaires plus fiables. Il semble que ce ne sont pas les seuls cas d'utilisation. Si nos lecteurs ont leurs propres idées, vous pouvez les exprimer dans notre chat Telegram.