Oxidáció által kiváltott szuperrugalmasság fémüveg nanocsövekben

(Nanowerk News) Az oxidáció ronthatja a fémek tulajdonságait és funkcionalitását. A Hongkongi City University (CityU) tudósai által közösen vezetett kutatócsoport azonban a közelmúltban azt találta, hogy az erősen oxidált fémüveg nanocsövek ultranagyon visszanyerhető rugalmas feszültséget képesek elérni, amely felülmúlja a legtöbb hagyományos szuperelasztikus fémet. Felfedezték a szuperrugalmasságot megalapozó fizikai mechanizmusokat is. Felfedezésük azt sugallja, hogy az alacsony dimenziójú fémüveg oxidációja egyedülálló tulajdonságokat eredményezhet érzékelőkben, orvosi eszközökben és más nanoeszközökben. Az eredményeket ben tették közzé Természeti anyagok („Oxidáció által kiváltott szuperelaszticitás fémüveg nanocsövekben”). (Balra) Fénykép szilíciumra gyártott fém-üveg nanocsövekről és (jobbra) a fémüveg nanocsövek pásztázó elektronmikroszkópos képe. (Kép: Yang Yong professzor kutatócsoportja / Hongkongi Városi Egyetem) Az elmúlt években az alacsony dimenziós fémek funkcionális és mechanikai tulajdonságai, beleértve a nanorészecskéket, nanocsöveket és nanolemezeket, felhívták a figyelmet a kisméretű eszközökben való lehetséges alkalmazásuk miatt. például érzékelők, nanorobotok és metaanyagok. A legtöbb fém azonban elektrokémiailag aktív, és környezeti környezetben oxidációra érzékeny, ami gyakran rontja tulajdonságaikat és funkcionalitásukat. „A fémes nanoanyagoknak magas a felület/térfogat aránya, amely akár 108 m-1 is lehet. Tehát elvileg várhatóan különösen hajlamosak lesznek az oxidációra” – mondta Yang Yong professzor, a CityU Gépészmérnöki Tanszékének munkatársa, aki munkatársaival együtt vezette a kutatócsoportot. "Ahhoz, hogy kisdimenziós fémeket használjunk új generációs eszközök és metaanyagok kifejlesztéséhez, alaposan meg kell értenünk az oxidáció káros hatásait ezeknek a nanofémeknek a tulajdonságaira, majd meg kell találnunk a módját ezek leküzdésére." Ezért Yang professzor és csapata a nanofémek oxidációját vizsgálta, és várakozásaikkal szöges ellentétben azt találták, hogy az erősen oxidált fémüveg nanocsövek és nanolemezek rendkívül nagy, akár 14%-os visszanyerhető rugalmas nyúlást érhetnek el szobahőmérsékleten, ami felülmúlja az ömlesztett teljesítményt. fémüvegek, fémüveg nanohuzalok és sok más szuperelasztikus fém. Csupán 20 nm átlagos falvastagságú fémüveg nanocsöveket készítettek, és nanolemezeket készítettek különböző szubsztrátumokból, például nátrium-kloridból, polivinil-alkoholból és hagyományos fotoreziszt anyagokból, különböző szintű oxigénkoncentrációval. Ezután 3D atomszondás tomográfiát (APT) és elektronenergia veszteség-spektroszkópiás méréseket végeztek. Mindkét eredményben az oxidok szétszóródtak a fémüveg nanocsövekben és nanolemezekben, ellentétben a hagyományos ömlesztett fémekkel, amelyek felületén szilárd oxidréteg képződik. A fém-szubsztrát reakciók következtében a minták oxigénkoncentrációjának növekedésével a nanocsövek és nanolemezek belsejében összefüggő és átszivárgó oxidhálózatok alakultak ki. Az in situ mikrokompressziós mérések azt is kimutatták, hogy az erősen oxidált fémüveg nanocsövek és nanolemezek 10-20%-os visszanyerhető alakot mutattak, ami többszöröse a legtöbb hagyományos szuperelasztikus fém, például az alakmemóriájú ötvözetek és a gumifémek alakváltozásának. A nanocsövek rendkívül alacsony rugalmassági modulussal is rendelkeztek, körülbelül 20-30 GPa. A mögöttes mechanizmus megértése érdekében a csapat atomisztikus szimulációkat végzett, amelyek azt mutatták, hogy a szuperelaszticitás a nanocsövek súlyos oxidációjából ered, és annak tulajdonítható, hogy az amorf szerkezetben nanooxidok sérüléstűrő perkolációs hálózata képződik. Ezek az oxidhálózatok nemcsak korlátozzák az atomi léptékű képlékeny eseményeket a terhelés során, hanem a rugalmas merevség helyreállításához is vezetnek a kirakodás során a fémüveg nanocsövekben. „Kutatásunk nanooxid mérnöki megközelítést vezet be az alacsony dimenziós fémüvegekhez. A fém-üveg nanocsövekben és nanolemezekben lévő nano-oxidok morfológiája az oxidkoncentráció beállításával manipulálható, az izolált diszperzióktól a csatlakoztatott hálózatig” – mondta Yang professzor. „Ezzel a megközelítéssel heterogén nanoszerkezetű kerámia-fém kompozitok osztályát fejleszthetjük ki fémek és oxidok nanoméretű keverésével.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64574.php