納米材料具有量子效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及表面效應(yīng),可呈現(xiàn)出很多特有的物理、化學(xué)性質(zhì),因此,得到材料等領(lǐng)域?qū)<业臒崤。金屬納米材料是納米材料的一個(gè)重要組成部分,金屬納米材料將金屬獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)與納米材料的特殊性能有機(jī)的結(jié)合起來,被廣泛應(yīng)用于電子、通信、航天、航空等領(lǐng)域,市場前景廣闊。
其實(shí)金屬材料的應(yīng)用由來已久。上世紀(jì)五十年代的工程材料就以金屬材料為主,但是由于金屬材料比強(qiáng)度及比剛度較低,金屬材料在當(dāng)今工程結(jié)構(gòu)材料中所占的份額日益減少,在重量作為主要考慮因素的應(yīng)用領(lǐng)域(如航空及運(yùn)動(dòng)器材等),金屬逐步被其他輕質(zhì)高強(qiáng)材料所替代。納米金屬材料的出現(xiàn)一定程度上改變了這一局面。
然而,由于微觀應(yīng)力及界面狀態(tài)等原因,納米晶體材料中存在一些缺陷,如納米金屬材料強(qiáng)度高而韌性和塑性差,強(qiáng)度-塑性和韌性存在“倒置”關(guān)系,納米金屬材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性低,晶粒長大傾向明顯等,因此,納米金屬材料的應(yīng)用受到了一定的局限。但是,隨著研究的深入,研究人員發(fā)現(xiàn),適當(dāng)工藝制備的無缺陷、無微觀應(yīng)力的納米晶體Cu,其拉伸應(yīng)變量可高達(dá)30%,這說明納米金屬材料的韌性可以大幅度提高,而納米材料的塑性變形機(jī)理研究有待深入。
現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展急需開發(fā)性能更高的金屬材料,某一性能突出,卻存在短板的材料很容易逐步在市場競爭中遭到淘汰。因此提高金屬的強(qiáng)度而不損失其他性能對提高金屬材料的競爭力尤為重要。
據(jù)報(bào)道,近年來我國科研人員在納米金屬材料領(lǐng)域取得了矚目的成就。例如,沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室盧柯研究組獲得兼具超高硬度和熱穩(wěn)定性的納米級厚度的小角晶界層片結(jié)構(gòu)、中科院新疆理化技術(shù)研究所研究人員發(fā)現(xiàn)一種在氧化物基底上原位、取向生長特殊的類單晶結(jié)構(gòu)的金屬納米粒子新方法等等。還有研究顯示,金屬可以與其他材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合,通過獨(dú)特的多級組裝等方式將金屬與其他材料組裝,從而得到最佳的強(qiáng)度韌性配合。未來,將有更多的不同材料之間通過這種方式來取長補(bǔ)短、實(shí)現(xiàn)綜合性能的提升,以達(dá)到適應(yīng)市場和擴(kuò)大應(yīng)用的目的。
綜上,我國在納米金屬材料領(lǐng)域研究具有很大的優(yōu)勢,前景也是十分可觀的。業(yè)內(nèi)人士應(yīng)該在完善納米金屬材料功能方面發(fā)力,突破納米金屬材料的應(yīng)用瓶頸,開啟納米金屬材料應(yīng)用的新紀(jì)元。(本網(wǎng)編輯 欣然/文)
其實(shí)金屬材料的應(yīng)用由來已久。上世紀(jì)五十年代的工程材料就以金屬材料為主,但是由于金屬材料比強(qiáng)度及比剛度較低,金屬材料在當(dāng)今工程結(jié)構(gòu)材料中所占的份額日益減少,在重量作為主要考慮因素的應(yīng)用領(lǐng)域(如航空及運(yùn)動(dòng)器材等),金屬逐步被其他輕質(zhì)高強(qiáng)材料所替代。納米金屬材料的出現(xiàn)一定程度上改變了這一局面。
然而,由于微觀應(yīng)力及界面狀態(tài)等原因,納米晶體材料中存在一些缺陷,如納米金屬材料強(qiáng)度高而韌性和塑性差,強(qiáng)度-塑性和韌性存在“倒置”關(guān)系,納米金屬材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性低,晶粒長大傾向明顯等,因此,納米金屬材料的應(yīng)用受到了一定的局限。但是,隨著研究的深入,研究人員發(fā)現(xiàn),適當(dāng)工藝制備的無缺陷、無微觀應(yīng)力的納米晶體Cu,其拉伸應(yīng)變量可高達(dá)30%,這說明納米金屬材料的韌性可以大幅度提高,而納米材料的塑性變形機(jī)理研究有待深入。
現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展急需開發(fā)性能更高的金屬材料,某一性能突出,卻存在短板的材料很容易逐步在市場競爭中遭到淘汰。因此提高金屬的強(qiáng)度而不損失其他性能對提高金屬材料的競爭力尤為重要。
據(jù)報(bào)道,近年來我國科研人員在納米金屬材料領(lǐng)域取得了矚目的成就。例如,沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室盧柯研究組獲得兼具超高硬度和熱穩(wěn)定性的納米級厚度的小角晶界層片結(jié)構(gòu)、中科院新疆理化技術(shù)研究所研究人員發(fā)現(xiàn)一種在氧化物基底上原位、取向生長特殊的類單晶結(jié)構(gòu)的金屬納米粒子新方法等等。還有研究顯示,金屬可以與其他材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合,通過獨(dú)特的多級組裝等方式將金屬與其他材料組裝,從而得到最佳的強(qiáng)度韌性配合。未來,將有更多的不同材料之間通過這種方式來取長補(bǔ)短、實(shí)現(xiàn)綜合性能的提升,以達(dá)到適應(yīng)市場和擴(kuò)大應(yīng)用的目的。
綜上,我國在納米金屬材料領(lǐng)域研究具有很大的優(yōu)勢,前景也是十分可觀的。業(yè)內(nèi)人士應(yīng)該在完善納米金屬材料功能方面發(fā)力,突破納米金屬材料的應(yīng)用瓶頸,開啟納米金屬材料應(yīng)用的新紀(jì)元。(本網(wǎng)編輯 欣然/文)