Siêu đàn hồi do oxy hóa gây ra trong ống nano thủy tinh kim loại

(Tin tức Nanowerk) Quá trình oxy hóa có thể làm suy giảm tính chất và chức năng của kim loại. Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học từ Đại học Thành phố Hồng Kông (CityU) đồng dẫn đầu gần đây đã phát hiện ra rằng ống nano thủy tinh kim loại bị oxy hóa nghiêm trọng có thể đạt được độ biến dạng đàn hồi có thể phục hồi cực cao, vượt trội hơn hầu hết các kim loại siêu đàn hồi thông thường. Họ cũng khám phá ra cơ chế vật lý củng cố tính siêu đàn hồi này. Khám phá của họ ngụ ý rằng quá trình oxy hóa trong thủy tinh kim loại có chiều thấp có thể mang lại những đặc tính độc đáo cho các ứng dụng trong cảm biến, thiết bị y tế và các thiết bị nano khác. Những phát hiện đã được công bố trong Vật liệu tự nhiên (“Tính siêu đàn hồi do oxy hóa gây ra trong ống nano thủy tinh kim loại”). (Trái) Ảnh chụp ống nano thủy tinh kim loại chế tạo trên silicon và (phải) ảnh kính hiển vi điện tử quét của ống nano thủy tinh kim loại. (Hình ảnh: Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Yang Yong / Đại học Thành phố Hồng Kông) Trong những năm gần đây, các tính chất cơ học và chức năng của kim loại chiều thấp, bao gồm các hạt nano, ống nano và tấm nano, đã thu hút được sự chú ý nhờ các ứng dụng tiềm năng của chúng trong các thiết bị quy mô nhỏ, chẳng hạn như cảm biến, robot nano và siêu vật liệu. Tuy nhiên, hầu hết các kim loại đều hoạt động điện hóa và dễ bị oxy hóa trong môi trường xung quanh, điều này thường làm suy giảm tính chất và chức năng của chúng. “Vật liệu nano kim loại có tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao, có thể lên tới 108m-1. Vì vậy, về nguyên tắc, chúng được cho là đặc biệt dễ bị oxy hóa”, giáo sư Yang Yong, thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí tại CityU, người đứng đầu nhóm nghiên cứu cùng với các cộng tác viên của mình, cho biết. “Để sử dụng kim loại có chiều thấp để phát triển các thiết bị và siêu vật liệu thế hệ tiếp theo, chúng ta phải hiểu rõ tác động bất lợi của quá trình oxy hóa đối với tính chất của các kim loại nano này và sau đó tìm cách khắc phục chúng”. Do đó, Giáo sư Yang và nhóm của ông đã nghiên cứu quá trình oxy hóa ở các kim loại nano, và trái ngược hoàn toàn với mong đợi của họ, họ phát hiện ra rằng các ống nano và tấm nano thủy tinh kim loại bị oxy hóa nghiêm trọng có thể đạt được biến dạng đàn hồi cực cao có thể phục hồi lên tới khoảng 14% ở nhiệt độ phòng, vượt trội so với khối lượng lớn. kính kim loại, dây nano thủy tinh kim loại và nhiều kim loại siêu đàn hồi khác. Họ đã chế tạo các ống nano thủy tinh kim loại có độ dày thành trung bình chỉ 20nm và chế tạo các tấm nano từ các chất nền khác nhau, chẳng hạn như natri clorua, rượu polyvinyl và chất nền quang học thông thường, với nồng độ oxy khác nhau. Sau đó, họ tiến hành chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử 3D (APT) và đo quang phổ tổn thất năng lượng điện tử. Trong cả hai kết quả, các oxit được phân tán bên trong các ống nano thủy tinh kim loại và các tấm nano, không giống như các khối kim loại thông thường, trong đó một lớp oxit rắn hình thành trên bề mặt. Khi nồng độ oxy trong các mẫu tăng lên do các phản ứng kim loại-cơ chất, các mạng oxit được kết nối và thấm qua được hình thành bên trong các ống nano và tấm nano. Các phép đo vi nén tại chỗ cũng cho thấy rằng các ống nano và tấm nano thủy tinh kim loại bị oxy hóa nghiêm trọng biểu hiện biến dạng có thể phục hồi được từ 10–20%, gấp nhiều lần so với hầu hết các kim loại siêu đàn hồi thông thường, chẳng hạn như hợp kim nhớ hình và kim loại gôm. Các ống nano cũng có mô đun đàn hồi cực thấp khoảng 20–30 GPa. Để hiểu cơ chế đằng sau điều này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng nguyên tử, trong đó chỉ ra rằng tính siêu đàn hồi bắt nguồn từ quá trình oxy hóa nghiêm trọng trong các ống nano và có thể là do sự hình thành mạng lưới thẩm thấu có khả năng chịu hư hại của các oxit nano trong cấu trúc vô định hình. Các mạng oxit này không chỉ hạn chế các sự kiện nhựa ở quy mô nguyên tử trong quá trình tải mà còn dẫn đến sự phục hồi độ cứng đàn hồi khi dỡ tải trong ống nano thủy tinh kim loại. “Nghiên cứu của chúng tôi giới thiệu một phương pháp kỹ thuật oxit nano cho kính kim loại có chiều thấp. Giáo sư Yang cho biết: Hình thái của oxit nano trong ống nano thủy tinh kim loại và tấm nano có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh nồng độ oxit, từ phân tán biệt lập đến mạng lưới được kết nối. “Với phương pháp này, chúng tôi có thể phát triển một loại vật liệu tổng hợp gốm-kim loại có cấu trúc nano không đồng nhất bằng cách trộn kim loại với các oxit ở cấp độ nano.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64574.php