Raziskovalci z univerze Brown so razvili nov način za izdelavo super trdih kovin. Ekipa je izdelala “gradnike” iz nanodelcev, ki jih je bilo mogoče zliti pod zmernim pritiskom zahvaljujoč kemični obdelavi.
Trdota materiala natančno opisuje, kako dobro se upira praskam ali upogibanjem oblike s silo ali pritiskom. Pri kovinah se običajno določi glede na velikost mikroskopskih zrn, ki jo sestavljajo – manjše kot je zrno, trša je kovina.
Slika: Supertrdi zlati “kovanec”, ustvarjen z novim proizvodnim postopkom ekipe Brown iz Chena Lab / Brown University
Običajno je kovina trša z uporabo makroskopskih proizvodnih metod, kot so kovanje, upogibanje ali sukanje. Toda v novi študiji je ekipa začela od spodaj navzgor, kar je povzročilo veliko trše kovine.
“Kovanje in druge metode strjevanja so vsi načini spreminjanja strukture zrn od zgoraj navzdol in zelo težko je nadzorovati velikost zrn, pri katerem se znajdete,” pravi Ou Chen, avtor ustrezne študije. »Kar smo storili je, da smo ustvariti gradnike iz nanodelcev, ki se med stiskanjem zlijejo. Tako imamo lahko enakomerne velikosti zrn, ki jih lahko natančno nastavimo za izboljšane lastnosti. “
Težava pravi ekipa je v tem, da je površina kovin običajno prekrita z organskimi molekulami, imenovanimi ligandi, ki lahko ustavijo močno vezavo kovinskih delcev. Raziskovalci so razvili kemično obdelavo, s katero lahko odstranijo te ligande, kovinski nanodelci pa se med postopkom sintranja pod pritiskom lažje spajajo.
Z uporabo te metode so raziskovalci iz nanodelcev različnih kovin, kot so zlato, srebro in paladij, izdelali grobe “kovance”. Na testih so se izkazali za veliko trše kot običajno, saj so zlati kovanci postali do štirikrat trši. Ostale fizikalne lastnosti so ostale bolj ali manj nespremenjene.
V drugem testu so raziskovalci s svojo novo tehniko izdelali kovinsko steklo. Tako kot očala, ki jih bolj poznamo, imajo tudi ti materiali amorfne kristalne strukture, zaradi česar jih je lažje oblikovati in so potencialno močnejši od običajnih kovin.
“Izdelava kovinskega stekla iz ene same komponente je zelo težko izvedljiva, zato je večina kovinskih stekel zlitin,” pravi Chen. “Toda začeli smo z amorfnimi nanodelci paladija in z našo tehniko izdelali kovinsko steklo iz paladija.”
Raziskovalci pravijo, da bi ta postopek lahko uporabili v centimetrskem merilu za izdelavo super trdih premazov, elektrod ali drugih kovinskih komponent. Po mnenju ekipe pa bi moralo biti tudi sorazmerno enostavno razširiti na večje predmete, saj sedanja industrijska oprema lahko obvladuje uporabljene pritiske.
Raziskava je bila objavljena v reviji Chem.
Vir: Univerza Brown
Povzeto po: https://newatlas.com/materials/super-hard-metals-nanoparticle-manufacturing/
2021 / 34
