纳米金属材料研究应着力突破应用瓶颈


来源:中国粉体网

纳米材料具有量子效应、小尺寸效应及表面效应,可呈现出很多特有的物理、化学性质,因此,得到材料等领域专家的热捧。金属纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分,金属纳米材料将金属独特的物理化学性质与纳米材料的特殊性能有机的结合起来,被广泛应用于电子、通信、航天、航空等领域,市场前景广阔。

    其实金属材料的应用由来已久。上世纪五十年代的工程材料就以金属材料为主,但是由于金属材料比强度及比刚度较低,金属材料在当今工程结构材料中所占的份额日益减少,在重量作为主要考虑因素的应用领域(如航空及运动器材等),金属逐步被其他轻质高强材料所替代。纳米金属材料的出现一定程度上改变了这一局面。

    然而,由于微观应力及界面状态等原因,纳米晶体材料中存在一些缺陷,如纳米金属材料强度高而韧性和塑性差,强度-塑性和韧性存在“倒置”关系,纳米金属材料的结构稳定性低,晶粒长大倾向明显等,因此,纳米金属材料的应用受到了一定的局限。但是,随着研究的深入,研究人员发现,适当工艺制备的无缺陷、无微观应力的纳米晶体Cu,其拉伸应变量可高达30%,这说明纳米金属材料的韧性可以大幅度提高,而纳米材料的塑性变形机理研究有待深入。

    现代工业技术发展急需开发性能更高的金属材料,某一性能突出,却存在短板的材料很容易逐步在市场竞争中遭到淘汰。因此提高金属的强度而不损失其他性能对提高金属材料的竞争力尤为重要。

    据报道,近年来我国科研人员在纳米金属材料领域取得了瞩目的成就。例如,沈阳材料科学国家(联合)实验室卢柯研究组获得兼具超高硬度和热稳定性的纳米级厚度的小角晶界层片结构、中科院新疆理化技术研究所研究人员发现一种在氧化物基底上原位、取向生长特殊的类单晶结构的金属纳米粒子新方法等等。还有研究显示,金属可以与其他材料结构进行复合,通过独特的多级组装等方式将金属与其他材料组装,从而得到最佳的强度韧性配合。未来,将有更多的不同材料之间通过这种方式来取长补短、实现综合性能的提升,以达到适应市场和扩大应用的目的。

    综上,我国在纳米金属材料领域研究具有很大的优势,前景也是十分可观的。业内人士应该在完善纳米金属材料功能方面发力,突破纳米金属材料的应用瓶颈,开启纳米金属材料应用的新纪元。(本网编辑 欣然/文)
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