納米顆粒“自下而上”造出超硬金屬

比自然生成金屬硬四倍

由納米顆粒製造的金硬幣。

圖片來源：New Atlas網站

科技日報北京1月26日電 （記者馮衛東）據最新一期《化學》雜誌報道，美國布朗大學研究人員開發出一種粉碎單個金屬納米團簇的方法，與傳統的硬化技術完全不同，可使形成的金屬的硬度比天然結構金屬高出4倍。

材料的硬度一般是指其在受力或壓力下，抗刮擦或彎曲變形的性能。對於金屬而言，其硬度通常取決於組成它的微小顆粒的大小，顆粒越小，金屬越硬。

研究人員指出，錘擊和其他硬化方法都是改變顆粒結構的“自上而下”的方法，很難控制最終的顆粒尺寸。新方法則是“自下而上”：首先通過化學處理創建出納米顆粒材料，然後在中等壓力下將這些納米顆粒融合在一起，由此製造的金屬具有均勻的顆粒尺寸，可對其進行精確調整以增強性能。

金屬表面通常被稱爲“配體”的有機分子覆蓋，會阻止金屬顆粒牢固地結合。研究人員開發了一種化學處理方法，可以去除這些配體，從而使金屬納米顆粒在壓力燒結過程中可以自由地融合在一起。

研究人員使用這種方法，用金、銀和鈀等不同金屬的納米顆粒製成了粗糙的“硬幣”。經過測試，證明它們比天然結構要堅硬得多，金幣的堅硬程度高達原來的4倍。研究人員還發現，利用該技術製成的新金屬硬幣，具有與標準金屬幾乎相同的導電性和光反射率，但是它們的光學性能發生了巨大變化。

在另一項測試中，研究人員使用新技術製成了金屬玻璃。就像人們更熟悉的眼鏡一樣，這些材料具有無定形的晶體結構，使它們更容易成型，並且比常規金屬更堅固。

目前，研究人員已爲該技術申請了專利，正在尋求將其商業化。由於化學處理相對容易，他們相信利用該技術的生產工藝在製造超硬塗層、電極或其他金屬部件上具有巨大的潛力。

總編輯圈點

納米顆粒在手，金屬硬幣我有。科研人員通過特殊方法，去掉阻止金屬顆粒結合的阻力，把金屬顆粒的融合變成了搭積木。不需要費大力氣，就能把它們融在一起。這樣的金屬顆粒尺寸均勻，可方便地進行有針對性的微調。納米顆粒製成的釐米級硬幣硬度更高，其他性能又與標準金屬類似，有在工業上大規模應用的潛力。這次，科研人員就製成了單一金屬成分的玻璃。不過，目前來講金屬硬幣還只是實驗室產品，要推向市場，還需要跨過重重障礙。