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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 材料區(qū) » 功能材料 » 基礎研究 » 材料間納米薄層可顯著降低界面能
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weijiao木蟲 (正式寫手)
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材料間納米薄層可顯著降低界面能 已有2人參與
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材料間納米薄層可顯著降低界面能 ---------------------有助于兩種不同材料的穩(wěn)固結合 據美國物理學家組織網近日報道，以色列理工學院的研究人員日前發(fā)現(xiàn)，材料間的納米薄層具有一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的獨特性質，可顯著降低兩種不同材料之間的界面能，從而使它們更穩(wěn)固地結合在一起。 研究人員稱，在材料間發(fā)現(xiàn)地這種納米薄層非傳統(tǒng)的物質狀態(tài)，因為它既不是液體也不是固態(tài)，而是介于兩者之間，這種特性提升了不同材料界面間的粘度和穩(wěn)定性，該研究為描述物質界面基本熱力學特性的吉布斯（美國物理化學家、化學熱力學奠基人）理論又增添了新的內容。 以色列理工學院材料工程系主任韋恩·卡普蘭教授說，直到現(xiàn)在為止，還沒有人能理解為什么會存在這樣一個薄層，以及為什么它們能獲得一個暫時的平衡狀態(tài)。雖然目前人們已經知道在陶瓷晶體和冰的界面上存在這種薄層，但關于其存在的原因及其性質仍在討論當中。 新的實驗中，該研究小組使用新型的Titand電子顯微鏡聚焦離子束（FIB）作為研究工具。研究人員首先在藍寶石表面鍍上一層0.6微米厚的金，再將樣品加熱到兩種物質達到平衡狀態(tài)。而后將硅和鈣添加到其中進行加熱，當樣品達到平衡狀態(tài)后，鈣和硅移動到金屬金和藍寶石中間的界面，并形成了一層1.2納米厚的薄層。借助電子顯微鏡，研究人員成功觀察到了在金屬金和藍寶石間存在的這種薄層，并通過實驗證實了其具有降低界面能、提高穩(wěn)定性的作用。 一系列實驗證實，在金屬和陶瓷材料間的這種薄層會降低界面能，使這兩種此前很難結合在一起的材料穩(wěn)固地連接在一起，并在一定程度上提高了這種復合材料的強度和韌性。 卡普蘭教授說，該技術在現(xiàn)實中的應用包括生產金屬產品的切削工具，復合材料剎車片，以及具有陶瓷涂層的噴氣式飛機的發(fā)動機葉片。此外，它還有助于降低陶瓷材料在高溫下的力學性能，影響晶體在多晶材料中的形態(tài)，有助于提高現(xiàn)代微型電子器件的穩(wěn)定性。 |
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