美国混合技术用于制造新型镍金属，满足高强度需求

4月1日，据外媒报道，镍是一种广泛应用于制造业的金属，可用于工业和高级材料加工业。如今，美国普渡大学（Purdue University）的研究人员创造了一种创新技术，可用于制造新型镍金属，可能有助于未来生产救生医疗设备、高科技设备以及具备强大耐腐蚀保护部件的汽车。

（图片来源：普渡大学）

普渡大学的技术涉及一种工艺，即在某些导电衬底上应用高效电沉积工艺。对镍金属制造商来说，面临的最大挑战之一是处理金属中晶粒相交的部分，即边界区域，而传统的晶粒边界可增强金属的强度，满足高强度需求。

不过，晶粒边界常常也是应力集中点，是电子散射和腐蚀的易发部分。因此，此种边界常常会降低金属的延展性、耐腐蚀性和导电性。

另一种称为孪晶边界因为具有很高的层错能，因而在镍等金属中不是很常见。普渡大学研发的单晶状镍含有高密度的超细孪晶结构，不过几乎没有传统的晶粒边界。普渡大学的研究人员已经证明，此种独特的镍金属可以提高强度、延展性和耐腐蚀性，而此种特性对于汽车、天然气、石油和微型机电设备等多个行业的制造商来说都很重要。

普渡大学研究人员的解决方案是使用单晶衬底作为生长模板，结合设计的电化学配方，促进孪晶边界的形成，并抑制传统晶粒边界的形成。此种高密度的孪晶边界导致镍金属的机械强度超过2 GPa、低腐蚀电流密度为6.91 × 10-8 A cm-2以及高达516 kΩ的极化电阻。

普渡大学工程学院材料工程学教授张兴航说：“我们开发了一种混合技术来制造具有双重边界且坚固且耐腐蚀的镍镀层。” “我们希望我们的工作能够激发他人以崭新的胸襟发明新材料。”普渡大学研究人员的解决方案是将单晶衬底用作生长模板，并结合设计好的电化学配方，以促进孪晶边界的形成并抑制常规晶界的形成。

高密度孪晶边界具有超过2 GPa的高机械强度，6.91×10 -8 A cm -2的低腐蚀电流密度和516kΩ的高极化电阻。

李强说：“我们的技术可以制造具有高密度双晶界和很少的常规晶界的纳米孪晶镍涂层，从而带来极好的机械，电性能和高耐腐蚀性，这表明在极端环境下的应用具有良好的耐久性。模板和特定的电化学配方为边界工程提供了新的途径，而混合技术可潜在地用于大规模工业生产。”

普渡大学技术的潜在应用包括半导体和汽车行业，这些行业需要具有先进电气和机械性能的金属材料进行制造。纳米孪晶镍可以用作汽车，天然气和石油工业的耐腐蚀涂料。经过精心的工程设计，新的镍混合技术可以潜在地集成到微机电系统行业。MEMS医疗设备用于重症监护部门和其他医院区域，以监控患者。

MEMS中的相关压力传感器和其他功能性小型组件需要使用具有优异机械和结构稳定性以及化学可靠性的材料。

普渡大学的该项技术可以应用于半导体和汽车等行业，此类行业正需要具备先进电气和机械性能的金属材料，用于制造（产品）。此种纳米孪晶镍可用作汽车行业、天然气和石油行业的防腐涂料。

经过精心设计，此种混合技术制成的新型镍金属可应用于微电子机械系统（MEMS）行业，而MEMS医疗设备通常用于重症监护部门和其他医院区域以监测患者的状况。在MEMS中，相关的压力传感器和其他尺寸较小的功能部件需要具备优异的机械稳定性、结构稳定性和化学可靠性的材料。

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