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  • 材料间纳米薄层可显着降低界面能

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2020-04-04

    作者:王小龙资料来源:科技日报出版时间:2011年

    字体大小的选择:中小“大”材料之间的纳米薄层可以显着降低界面能量,并有助于牢固结合两种不同的材料。

    根据美国物理学家网络组织(American Organization of Physics Network)最近的一份报告,以色列理工学院的研究人员最近发现,材料之间的纳米薄层在固体和液体之间具有独特的性质,这可以显着降低两种不同材料之间的界面能量,从而使它们能够更牢固地结合在一起

    研究人员说,在材料之间发现的纳米薄层不是传统的材料状态,因为它既不是液体也不是固体,而是两者之间的状态,这提高了不同材料界面之间的粘度和稳定性。这项研究为吉布斯(美国物理化学家和化学热力学的创始人)理论增加了新的内容,吉布斯理论描述了材料界面的基本热力学性质。

    以色列理工学院材料工程系主任韦恩卡普兰(Wayne Kaplan)教授说,到目前为止,没有人能理解为什么会有这么薄的一层,以及为什么它们能达到暂时的平衡状态。 虽然已知在陶瓷晶体和冰之间的界面上有这样一个薄层,但其存在的原因和性质仍在讨论中。

    在新的实验中,研究小组使用了一种新的钛电子显微镜聚焦离子束(FIB)作为研究工具。 研究人员首先在蓝宝石表面镀上一层0.6微米厚的金,然后加热样品,直到两种物质达到平衡状态。 然后向样品中加入硅和钙进行加热。当样品达到平衡状态时,钙和硅移动到金属金和蓝宝石之间的界面,形成1.2纳米厚的薄层。 借助电子显微镜,研究人员成功地观察到金属金和蓝宝石之间存在这一薄层,并通过实验证明它具有降低界面能和提高稳定性的作用。

    一系列实验证明,金属和陶瓷材料之间的这一薄层将降低界面能,使两种难以牢固结合的材料结合在一起,并在一定程度上提高这种复合材料的强度和韧性。 Kaplan教授说,这项技术的实际应用包括生产金属产品的切割工具、复合刹车片和带有陶瓷涂层的喷气式飞机发动机叶片。 此外,它还有助于降低陶瓷材料在高温下的机械性能,影响多晶材料中晶体的形态,并有助于提高现代微电子器件的稳定性。

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