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光行天下 -> 光電資訊及信息發(fā)布 -> 突破霍爾·佩奇極限：世界上強度最高的導(dǎo)電用銀合金被制造出來 [點此返回論壇查看本帖完整版本]

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cyqdesign

2019-10-03 22:03

突破霍爾·佩奇極限：世界上強度最高的導(dǎo)電用銀合金被制造出來

銀金屬導(dǎo)電性極佳，但性質(zhì)較為柔軟且強度較低，在利用它來作為導(dǎo)電金屬時，經(jīng)常需要在強度和導(dǎo)電性之間進行權(quán)衡，但是新型材料可能會改變這種情況。一組研究人員設(shè)法利用缺陷使銀比平時堅固得多，同時仍保持相當?shù)膶?dǎo)電性，這一發(fā)現(xiàn)突破了幾十年來的理論極限。

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這種銀晶粒的原子結(jié)構(gòu)模型中充滿了銅雜質(zhì)（綠色），使它們自身的缺陷被填補

缺陷是金屬不可避免的一部分，諸如脆弱性或者在時間的作用下老化等問題很常見，而解決的方法通常是將不同的金屬組合成合金，有助于克服其中的一些問題，但對于導(dǎo)電金屬而言，這通常這是以犧牲導(dǎo)電性為代價的，尋求兩全其美是本研究的目的。

該研究的合著者莫里斯·王（Morris Wang）說：“我們問自己，如何才能制造出有缺陷的材料，而又要克服軟化問題，同時又保持導(dǎo)電性呢？”解決方案聽起來非常簡單：他們將微量的銅混入了銀中。最終的強度比先前最強的白銀強42％，同時仍具有導(dǎo)電性。但是，這種新合金最令人印象深刻的是，它超過了所謂的“霍爾·佩奇極限”。

霍爾·佩奇（Hall-Petch）效應(yīng)是70多年來材料科學的標志性學說，這一理論認為隨著金屬晶粒變小，材料本身也會變得更堅固，但是有一個限制：當晶粒變得太�。◣准{米寬）時，它們的邊界變得不穩(wěn)定，材料會再次軟化。

研究人員設(shè)法創(chuàng)造出了一種被稱為“納米晶孿生金屬”的材質(zhì)，從而突破了這一極限。由于銅原子比銀原子稍小，它們傾向于掉入并填補晶粒邊界的缺陷中。這樣可以防止缺陷帶來的移動，最終導(dǎo)致材料軟化。同時，銅不會妨礙電子穿過銀，從而保持了導(dǎo)電性。

[attachment=95985]

研究小組表示，這種方法可以應(yīng)用于除銀以外的許多其他金屬。該技術(shù)最終可用于制造更高效的太陽能電池板，更輕的飛機或更安全的核電站。

該研究的第一作者弗雷德里克·桑索斯（Frederic Sansoz）說：“這是一類新的材料，我們才剛剛開始了解它們是如何工作的。”

巧克力	2019-10-03 23:25
極限都可以被突破的嗎，厲害。。。。

lufan	2019-10-04 00:04
世界上強度最高的導(dǎo)電用銀合金被制造出來

dushunli	2019-10-04 00:17
銀合金的力量！

tassy	2019-10-04 00:47
缺陷是金屬不可避免的一部分

bairuizheng	2019-10-04 01:07
這些人的信念好堅定啊。

mang2004

2019-10-04 04:04

Ideal maximum strengths and defect-induced softening in nanocrystalline-nanotwinned metals

Abstract

Strengthening of metals through nanoscale grain boundaries and coherent twin boundaries is manifested by a maximum strength—a phenomenon known as Hall–Petch breakdown. Different softening mechanisms are considered to occur for nanocrystalline and nanotwinned materials. Here, we report nanocrystalline-nanotwinned Ag materials that exhibit two strength transitions dissimilar from the above mechanisms. Atomistic simulations show three distinct strength regions as twin spacing decreases, delineated by positive Hall–Petch strengthening to grain-boundary-dictated (near-zero Hall–Petch slope) mechanisms and to softening (negative Hall–Petch slope) induced by twin-boundary defects. An ideal maximum strength is reached for a range of twin spacings below 7 nm. We synthesized nanocrystalline-nanotwinned Ag with hardness 3.05 GPa—42% higher than the current record, by segregating trace concentrations of Cu impurity (<1.0 weight (wt)%). The microalloy retains excellent electrical conductivity and remains stable up to 653 K; 215 K better than for pure nanotwinned Ag. This breaks the existing trade-off between strength and electrical conductivity, and demonstrates the potential for creating interface-dominated materials with unprecedented mechanical and physical properties.

劉明歡聰慧	2019-10-04 06:16
霍爾·佩奇（Hall-Petch）效應(yīng)是70多年來材料科學的標志性學說，這一理論認為隨著金屬晶粒變小，材料本身也會變得更堅固，但是有一個限制：當晶粒變得太�。◣准{米寬）時，它們的邊界變得不穩(wěn)定，材料會再次軟化。

redplum	2019-10-04 07:39
突破霍爾·佩奇極限：世界上強度最高的導(dǎo)電用銀合金被制造出來

likaihit	2019-10-04 08:03
真牛逼啊

daite1978	2019-10-04 08:11
銀合金的力量！

木子示羊

2019-10-04 09:04

Key points:
霍爾·佩奇（Hall-Petch）效應(yīng)是70多年來材料科學的標志性學說，這一理論認為隨著金屬晶粒變小，材料本身也會變得更堅固，但是有一個限制：當晶粒變得太�。◣准{米寬）時，它們的邊界變得不穩(wěn)定，材料會再次軟化。

研究人員設(shè)法創(chuàng)造出了一種被稱為“納米晶孿生金屬”的材質(zhì)，從而突破了這一極限。由于銅原子比銀原子稍小，它們傾向于掉入并填補晶粒邊界的缺陷中。這樣可以防止缺陷帶來的移動，最終導(dǎo)致材料軟化。同時，銅不會妨礙電子穿過銀，從而保持了導(dǎo)電性。

tomryo	2019-10-04 09:28
Re:突破霍爾·佩奇極限：世界上強度最高的導(dǎo)電用銀合金被制造出來

stoutman	2019-10-04 09:33
這是一類新的材料，我們才剛剛開始了解它們是如何工作的。

wangjin001x	2019-10-04 12:50
突破霍爾·佩奇極限：世界上強度最高的導(dǎo)電用銀合金被制造出來

fiberlaser	2019-10-04 17:04
不明覺厲。

星空38	2019-10-04 19:07