Aktualności

W celu utwardzenia metali stosuje się wiele metod uzyskiwania ich drobnej struktury. Metoda opracowana przez zespół z USA i Japonii należy do tzw. metod bottom-up, czyli budowania materiału od podstawy, atom po atomie, zamiast tradycyjnie rozdrabniać większy materiał do obiektów w nanoskali, tzw. metodę top-down. Naukowcy zderzają ze sobą pojedyncze nanoklastry metalu w celu utworzenia stałych kawałków litego metalu w makroskali. Profesor Ou Chen z Uniwersytetu Brown w USA, współautor publikacji, na łamach nanotechnologyworld.org [https://www.nanotechnologyworld.org/post/new-technique-builds-super-hard-metals-from-nanoparticles] tak opisał metodę:

„Stworzyliśmy bloki budulcowe nanocząstek, które łączą się ze sobą, gdy je ściskamy. W ten sposób możemy uzyskać jednolite rozmiary ziaren, które można precyzyjnie dostroić w celu uzyskania lepszych właściwości”.

Podstawą tego rozwiązania jest chemiczna obróbka ‘bloków budulcowych’; metaliczne nanocząstki są pokrywane organicznymi ligandami w celu zapobiegania wytwarzania się wiązań metal-metal między cząstkami. Następnie ligandy są chemicznie usuwane, a klastry łączą się pod wpływem dołożonego ciśnienia około 0,6 GPa.

Na potrzeby badania naukowcy wytworzyli „monety” w centymetrowej skali, używając nanocząstek złota, srebra, palladu, bizmutu, rodu i platyny. Testy wykazały, że monety wykonane tą techniką były znacznie twardsze (do czterech razy) niż ich standardowe metaliczne odpowiedniki, za to pozostałe właściwości, takie jak przewodnictwo elektryczne i odbicie światła, były praktycznie takie same.

Metoda może znaleźć zastosowanie przy wytwarzaniu wysokowydajnych materiałów powłokowych, elektrod lub generatorów termoelektrycznych. Naukowcy sugerują, że proces można także łatwością rozszerzyć na większą skalę produkcyjną i zastosować przy tym każdy metal.

W pracy poinformowano także o wytworzeniu tą metodą metalicznego szkła palladowego z nanocząstek palladu. Szkła metaliczne mają struktury amorficzne przez co są łatwiejsze do formowania od tradycyjnych metali. Do tego szkła metaliczne mogą być mocniejsze i odporniejsze na pękanie, czy też wykazywać nadprzewodnictwo w niskich temperaturach.

Technika została opatentowana, a metoda została dokładnie opisana w czasopiśmie Chem [https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.12.026].

Opracowane na podstawie:

• Bulk Grain-Boundary Materials from Nanocrystals, Yasutaka Nagaoka, Masayuki Suda, Insun Yoon, Na Chen, Hanjun Yang, Yuzi Liu, Brendan A. Anzures, Stephen W. Parman, Zhongwu Wang, Michael Grünwald, Hiroshi M. Yamamoto & Ou Chen https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.12.026
• Doniesienie ze strony Nanotechnology.org; https://www.nanotechnologyworld.org/post/new-technique-builds-super-hard-metals-from-nanoparticles link z dnia 12.02.2021.