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2011-05-30 11:01 |
納米薄層能讓兩種材料結(jié)合更穩(wěn)固
以色列理工學(xué)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(zhì)，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(jié)合在一起。 0"% dPKi
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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(zhì)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(zhì)界面基本熱力學(xué)特性的吉布斯（美國物理化學(xué)家、化學(xué)熱力學(xué)奠基人）理論又增添了新的內(nèi)容。 5|*`} ;/y
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以色列理工學(xué)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(jīng)知道在陶瓷晶體和冰的界面上存在這種薄層，但關(guān)于其存在的原因及其性質(zhì)仍在討論當(dāng)中。 |k90a QO
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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(lán)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(zhì)達(dá)到平衡狀態(tài)。而后將硅和鈣添加到其中進(jìn)行加熱，當(dāng)樣品達(dá)到平衡狀態(tài)后，鈣和硅移動到金屬金和藍(lán)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(lán)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。 >@Ht*h{~
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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(jié)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(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性。 ( ^y"'B
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卡普蘭教授說，該技術(shù)在現(xiàn)實中的應(yīng)用包括生產(chǎn)金屬產(chǎn)品的切削工具，復(fù)合材料剎車片，以及具有陶瓷涂層的噴氣式飛機(jī)的發(fā)動機(jī)葉片。此外，它還有助于降低陶瓷材料在高溫下的力學(xué)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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