纳米颗粒“自下而上”造出超硬金属

据最新一期《化学》杂志报道，美国布朗大学研究人员开发出一种粉碎单个金属纳米团簇的方法，与传统的硬化技术完全不同，可使形成的金属的硬度比天然结构金属高出4倍。

材料的硬度一般是指其在受力或压力下，抗刮擦或弯曲变形的性能。对于金属而言，其硬度通常取决于组成它的微小颗粒的大小，颗粒越小，金属越硬。

研究人员指出，锤击和其他硬化方法都是改变颗粒结构的“自上而下”的方法，很难控制最终的颗粒尺寸。新方法则是“自下而上”：首先通过化学处理创建出纳米颗粒材料，然后在中等压力下将这些纳米颗粒融合在一起，由此制造的金属具有均匀的颗粒尺寸，可对其进行精确调整以增强性能。

金属表面通常被称为“配体”的有机分子覆盖，会阻止金属颗粒牢固地结合。研究人员开发了一种化学处理方法，可以去除这些配体，从而使金属纳米颗粒在压力烧结过程中可以自由地融合在一起。

研究人员使用这种方法，用金、银和钯等不同金属的纳米颗粒制成了粗糙的“硬币”。经过测试，证明它们比天然结构要坚硬得多，金币的坚硬程度高达原来的4倍。研究人员还发现，利用该技术制成的新金属硬币，具有与标准金属几乎相同的导电性和光反射率，但是它们的光学性能发生了巨大变化。

在另一项测试中，研究人员使用新技术制成了金属玻璃。就像人们更熟悉的眼镜一样，这些材料具有无定形的晶体结构，使它们更容易成型，并且比常规金属更坚固。

目前，研究人员已为该技术申请了专利，正在寻求将其商业化。由于化学处理相对容易，他们相信利用该技术的生产工艺在制造超硬涂层、电极或其他金属部件上具有巨大的潜力。