研究人员用纳米粒子制造极硬的金属

布朗大学的研究人员展示了一种新方法，可以让他们用纳米粒子制造超硬金属。通过将微小的金属纳米粒子粉碎在一起，研究人员可以定制晶粒结构并改善它们的机械和其他性能。长期以来，金属工人一直使用使金属变硬的方法，例如弯曲、扭曲和用锤子敲打。

所有这些方法都旨在使金属晶粒结构断裂成更小的晶粒，因为晶粒越小，金属就越硬。布朗大学的研究人员最近发表了一篇论文，概述了他们将单个金属纳米团簇粉碎在一起形成宏观固体金属块的突破性方法。

对使用该技术制造的金属进行的机械测试表明，它们的硬度是天然金属结构的四倍。该项目的研究人员指出，所有其他硬化方法都是改变晶粒结构的自上而下的方法。这些方法的问题在于很难控制晶粒尺寸。使用挤压时融合在一起的纳米颗粒构建块，研究人员最终得到了均匀的晶粒尺寸，可以精确调整以增强性能。

在他们的研究中，该团队使用金、银、钯和其他金属的纳米粒子制作了厘米级的“硬币”。这种尺寸的金属可用于制造高性能涂层材料、电极或热电发电机。该团队确实相信他们的工艺可以扩大到制造超硬金属涂层或更大的工业部件。

该过程的一个关键是对纳米颗粒构建块进行化学处理。该团队剥离了称为配体的有机分子，这些有机分子通常覆盖纳米颗粒构建块并防止颗粒之间形成金属-金属键。配体被化学剥离，使簇在很小的压力下融合。由此产生的硬币比标准金属硬两到四倍。导电性和光反射率几乎与普通金属相同。