布朗大學(xué)的研究人員展示了一種新方法，可以讓他們用納米粒子制造超硬金屬。通過將微小的金屬納米粒子粉碎在一起，研究人員可以定制晶粒結(jié)構(gòu)并改善它們的機械和其他性能。長期以來，金屬工人一直使用使金屬變硬的方法，例如彎曲、扭曲和用錘子敲打。

所有這些方法都旨在使金屬晶粒結(jié)構(gòu)斷裂成更小的晶粒，因為晶粒越小，金屬就越硬。布朗大學(xué)的研究人員最近發(fā)表了一篇論文，概述了他們將單個金屬納米團簇粉碎在一起形成宏觀固體金屬塊的突破性方法。

對使用該技術(shù)制造的金屬進行的機械測試表明，它們的硬度是天然金屬結(jié)構(gòu)的四倍。該項目的研究人員指出，所有其他硬化方法都是改變晶粒結(jié)構(gòu)的自上而下的方法。這些方法的問題在于很難控制晶粒尺寸。使用擠壓時融合在一起的納米顆粒構(gòu)建塊，研究人員最終得到了均勻的晶粒尺寸，可以精確調(diào)整以增強性能。

在他們的研究中，該團隊使用金、銀、鈀和其他金屬的納米粒子制作了厘米級的“硬幣”。這種尺寸的金屬可用于制造高性能涂層材料、電極或熱電發(fā)電機。該團隊確實相信他們的工藝可以擴大到制造超硬金屬涂層或更大的工業(yè)部件。

該過程的一個關(guān)鍵是對納米顆粒構(gòu)建塊進行化學(xué)處理。該團隊剝離了稱為配體的有機分子，這些有機分子通常覆蓋納米顆粒構(gòu)建塊并防止顆粒之間形成金屬-金屬鍵。配體被化學(xué)剝離，使簇在很小的壓力下融合。由此產(chǎn)生的硬幣比標(biāo)準金屬硬兩到四倍。導(dǎo)電性和光反射率幾乎與普通金屬相同。