通过将微小的纳米颗粒一起粉碎，新技术通过粉碎微小的纳米颗粒构建超级硬质金属

由于棕色大学研究人员开发的新技术，这款黄金“硬币”由纳米粒子构建块制成。这种方式制备散装金属允许精确的金属微观结构，这提高了其机械性能。

布朗大学的研究人员已经通过粉碎微小的金属纳米颗粒一起制作散装金属，这允许定制晶粒结构和改善的机械和其他性能。

冶金师拥有各种方式来制造一大块金属。他们可以弯曲它，扭曲它，在两个滚筒之间运行它或用锤子敲打它。这些方法通过破坏金属的晶粒结构 - 形成块状金属的微观晶状体。较小的金属颗粒制作。

现在，一群棕色大学研究人员已经找到了一种从自下而上定制金属晶粒结构的方法。在杂志上发表的论文中，研究人员展示了一种粉碎疏忽金属纳米团簇的方法，形成固体金属的固体宏观级。使用该技术制造的金属的机械测试表明，它们比天然存在的金属结构难以越难以达到四倍。

“锤击和其他硬化方法都是改变谷物结构的全面的方式，并且很难控制你最终结束的晶粒尺寸，”棕色和新研究的相应作者化学助理教授欧晨说。“我们所做的是，在挤压它们时，创建纳米粒子构建块。这样，我们可以具有均匀的晶粒尺寸，可以精确调整以获得增强的属性。“

棕色大学的研究人员已经证明了一种从纳米粒子构建块制作散装金属的方法。对于一项新的研究，团队从金，银，钯和其他金属的纳米粒子中制作了金属“硬币”。

对于本研究，研究人员使用金，银，钯和其他金属的纳米粒子制成厘米级“硬币”。这种尺寸的物品对于制造高性能涂层材料，电极或热电发电机（将热通量转换为电力的装置）是有用的。但研究人员认为该过程很容易被扩大，以制造超级硬质金属涂料或更大的工业部件。

陈说，该过程的关键是给予纳米粒子构建块的化学处理。金属纳米颗粒通常覆盖有称为配体的有机分子，其通常防止在颗粒之间形成金属 - 金属键。陈和他的团队发现了一种方法可以在化学上剥离那些配体，允许群集与一点压力一起保险。

研究表明，用该技术制造的金属硬币比标准金属更难。例如，金币比正常更难两到四倍。研究人员发现，电导电和光反射率等其他性质几乎与标准金属相同。

陈说，金币的光学性质令人着迷，因为当纳米颗粒被压制成散装金属时，随着巨大的颜色变化。

“由于所谓的等离子体效应，金纳米粒子实际上是紫色 - 黑色，”陈说。“但是当我们施加压力时，我们看到这些紫色的集群突然转向明亮的金色。这是我们知道我们实际形成散装金的方式之一。“

理论上，陈说，该技术可用于制造任何类型的金属。事实上，陈和他的团队表明，他们可以制作一种被称为金属玻璃的金属的异国形式。金属眼镜是无定形的，这意味着它们缺乏正常金属的定期重复晶体结构。这引起了非凡的财产。金属眼镜比传统金属更容易模塑，可以更强大，抗裂更强，并且在低温下表现出超导性。

“从单一组件制作金属玻璃是众所周知的，所以大多数金属眼镜都是合金，”陈说。“但我们能够从非晶钯纳米粒子开始，并使用我们的技术制作钯金属玻璃。”

陈说，他希望这项技术可以广泛用于商业产品。在纳米团簇上使用的化学处理非常简单，并且用于将它们挤压在一起的压力很好在标准工业设备的范围内。陈专利了该技术，希望继续学习它。

陈说：“我们认为这是工业和科学研究界的大量潜力，”陈说。

参考：Yasutaka Nagaoka，Masayuki Suda，Insun Yoon，Na Chen，Hanjun Yang，Yuzii刘，Brendan A. Anzures，斯蒂芬W.普拉曼，中武王，MichaelGrünwald，Hiroshi M. Yamamoto和ou陈，1月22日2021年，Chem.doi：
10.1016 / J.Chempr.2020.12.026

陈的同志们在本文中是Yasutaka Nagaoka，Masayuki Suda，Insun Yoon，Na Chen，Hanjun Yang，Yuzi Liu，Brendan A. Anzures，Stephen W. Parman，中武王，迈克尔格鲁瓦尔德和Hiroshi M. Yamamoto。该研究得到了国家科学基金会（CMMI-1934314，DMR-1332208，DMR-1848499）和美国能源部的支持（DE-AC02-06CH11357）。