美國(guó)混合技術(shù)用于制造新型鎳金屬，滿足高強(qiáng)度需求

4月1日，據(jù)外媒報(bào)道，鎳是一種廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的金屬，可用于工業(yè)和高級(jí)材料加工業(yè)。如今，美國(guó)普渡大學(xué)（Purdue University）的研究人員創(chuàng)造了一種創(chuàng)新技術(shù)，可用于制造新型鎳金屬，可能有助于未來(lái)生產(chǎn)救生醫(yī)療設(shè)備、高科技設(shè)備以及具備強(qiáng)大耐腐蝕保護(hù)部件的汽車。

（圖片來(lái)源：普渡大學(xué)）

普渡大學(xué)的技術(shù)涉及一種工藝，即在某些導(dǎo)電襯底上應(yīng)用高效電沉積工藝。對(duì)鎳金屬制造商來(lái)說(shuō)，面臨的最大挑戰(zhàn)之一是處理金屬中晶粒相交的部分，即邊界區(qū)域，而傳統(tǒng)的晶粒邊界可增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度，滿足高強(qiáng)度需求。

不過(guò)，晶粒邊界常常也是應(yīng)力集中點(diǎn)，是電子散射和腐蝕的易發(fā)部分。因此，此種邊界常常會(huì)降低金屬的延展性、耐腐蝕性和導(dǎo)電性。

另一種稱為孿晶邊界因?yàn)榫哂泻芨叩膶渝e(cuò)能，因而在鎳等金屬中不是很常見。普渡大學(xué)研發(fā)的單晶狀鎳含有高密度的超細(xì)孿晶結(jié)構(gòu)，不過(guò)幾乎沒(méi)有傳統(tǒng)的晶粒邊界。普渡大學(xué)的研究人員已經(jīng)證明，此種獨(dú)特的鎳金屬可以提高強(qiáng)度、延展性和耐腐蝕性，而此種特性對(duì)于汽車、天然氣、石油和微型機(jī)電設(shè)備等多個(gè)行業(yè)的制造商來(lái)說(shuō)都很重要。

普渡大學(xué)研究人員的解決方案是使用單晶襯底作為生長(zhǎng)模板，結(jié)合設(shè)計(jì)的電化學(xué)配方，促進(jìn)孿晶邊界的形成，并抑制傳統(tǒng)晶粒邊界的形成。此種高密度的孿晶邊界導(dǎo)致鎳金屬的機(jī)械強(qiáng)度超過(guò)2 GPa、低腐蝕電流密度為6.91 × 10-8 A cm-2以及高達(dá)516 kΩ的極化電阻。

普渡大學(xué)工程學(xué)院材料工程學(xué)教授張興航說(shuō)：“我們開發(fā)了一種混合技術(shù)來(lái)制造具有雙重邊界且堅(jiān)固且耐腐蝕的鎳鍍層?！?“我們希望我們的工作能夠激發(fā)他人以嶄新的胸襟發(fā)明新材料。”普渡大學(xué)研究人員的解決方案是將單晶襯底用作生長(zhǎng)模板，并結(jié)合設(shè)計(jì)好的電化學(xué)配方，以促進(jìn)孿晶邊界的形成并抑制常規(guī)晶界的形成。

高密度孿晶邊界具有超過(guò)2 GPa的高機(jī)械強(qiáng)度，6.91×10 -8 A cm -2的低腐蝕電流密度和516kΩ的高極化電阻。

李強(qiáng)說(shuō)：“我們的技術(shù)可以制造具有高密度雙晶界和很少的常規(guī)晶界的納米孿晶鎳涂層，從而帶來(lái)極好的機(jī)械，電性能和高耐腐蝕性，這表明在極端環(huán)境下的應(yīng)用具有良好的耐久性。模板和特定的電化學(xué)配方為邊界工程提供了新的途徑，而混合技術(shù)可潛在地用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)?！?/p>

普渡大學(xué)技術(shù)的潛在應(yīng)用包括半導(dǎo)體和汽車行業(yè)，這些行業(yè)需要具有先進(jìn)電氣和機(jī)械性能的金屬材料進(jìn)行制造。納米孿晶鎳可以用作汽車，天然氣和石油工業(yè)的耐腐蝕涂料。經(jīng)過(guò)精心的工程設(shè)計(jì)，新的鎳混合技術(shù)可以潛在地集成到微機(jī)電系統(tǒng)行業(yè)。MEMS醫(yī)療設(shè)備用于重癥監(jiān)護(hù)部門和其他醫(yī)院區(qū)域，以監(jiān)控患者。

MEMS中的相關(guān)壓力傳感器和其他功能性小型組件需要使用具有優(yōu)異機(jī)械和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及化學(xué)可靠性的材料。

普渡大學(xué)的該項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于半導(dǎo)體和汽車等行業(yè)，此類行業(yè)正需要具備先進(jìn)電氣和機(jī)械性能的金屬材料，用于制造（產(chǎn)品）。此種納米孿晶鎳可用作汽車行業(yè)、天然氣和石油行業(yè)的防腐涂料。

經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，此種混合技術(shù)制成的新型鎳金屬可應(yīng)用于微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）行業(yè)，而MEMS醫(yī)療設(shè)備通常用于重癥監(jiān)護(hù)部門和其他醫(yī)院區(qū)域以監(jiān)測(cè)患者的狀況。在MEMS中，相關(guān)的壓力傳感器和其他尺寸較小的功能部件需要具備優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和化學(xué)可靠性的材料。

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