科学家通过纳米颗粒造出超硬金属

布朗大学的研究人员开发了一种制造“超硬”金属的新方法。该团队通过化学处理，制造出了可以在适度压力下融合在一起的纳米颗粒“积木”。材料的硬度具体描述了其表面上的局部体积内抵抗变形的能力。在金属的情况下，它通常由组成它的微观晶粒大小决定--晶粒越小，金属越硬。

通常情况下，金属的硬度是通过锤击、弯曲或扭曲等宏观制造方法来实现的。但在新的研究中，研究小组从 “自下而上 ”入手，使得金属的硬度大大提高。

“锤击和其他淬火方法都是自上而下改变晶粒结构的方法，很难控制你最终的晶粒大小，”该研究的通讯作者Ou Chen说。“我们所做的是创造纳米颗粒构件，当你挤压它们时，它们会融合在一起。这样我们就可以拥有均匀的晶粒尺寸，可以精确调整以增强性能。”

该团队表示，问题在于，金属的表面通常被称为配体的有机分子所覆盖，这些有机分子会阻止金属颗粒强烈地结合。研究人员开发了一种化学处理方法，可以去除这些配体，让金属纳米颗粒自由地通过压力烧结过程更容易融合在一起。

利用这种方法，研究人员用金、银、钯等不同金属的纳米颗粒制成了粗糙的“硬币”。在测试中，它们被证明比平时硬度大大提高，其中金币的硬度是原来的4倍。其他的物理特性基本没有变化。

在另一项测试中，研究人员利用他们的新技术制作了一种金属玻璃。和我们比较熟悉的玻璃一样，这些材料具有无定形的晶体结构，这可以使它们更容易成型，并有可能比普通金属更坚固。

“用单一成分制造金属玻璃是出了名的难，所以大多数金属玻璃都是合金，”研究人员说。“但我们能够从无定形的钯纳米颗粒开始，用我们的技术来制造钯金属玻璃。”

研究人员表示，在目前厘米的尺度上，这种工艺可以用来制造超硬的涂层、电极或其他金属部件。但根据该团队的说法，它也应该比较简单地扩展到更大的项目，因为目前的工业设备可以处理使用的压力。

该研究发表在《Chem》杂志上。
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