科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。
科技工作者之家 2023-04-23
近日,中国科学院近代物理研究所材料研究中心与重庆大学合作,在利用核径迹技术制备具有超高能量吸收密度的力学超材料研究中取得了进展。相关研究成果以亮点文章“编辑推荐”(Editors’Highlights)的形式,发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。
力学超材料是指一类具有人工设计的结构并表现出传统材料所不具备的超常力学性质的复合材料。其中,能量吸收型力学超材料可更高效地吸收机械能,这要求材料本身同时具有高强度和高应变能力。然而,在通常情况下,材料的高强度和高应变能力较难同时获得。
纳米晶格(Nanolattice)是一类新兴的力学超材料。由于纳米尺寸效应以及丰富的空间构型和材料选择,纳米晶格可以在更轻质的情况下实现超常的力学性质,有望在未来高性能材料领域带来变革性的应用。纳米梁晶格是纳米晶格中主要的研究对象,而长期以来,梁直径小于100纳米的金属纳米晶格的制备较难突破,其力学性质尚不清晰。
科研人员基于兰州重离子加速器装置,利用核径迹技术,制备了梁直径仅为34纳米的金和铜准体心立方纳米梁晶格。该方法突破了已有纳米梁晶格力学超材料的尺寸极限,实现了梁直径和相对密度的可控可调。
实验结果表明,铜纳米梁晶格的能量吸收密度超越了已有纳米梁晶格,刷新了纳米梁晶格超材料的能量吸收阿什比图。此外,金和铜纳米梁晶格在密度不到块体材料一半的情况下,其屈服强度超过了其对应的块体材料。研究进一步通过实验和模拟揭示了其超常力学性能主要源自于尺寸效应、准体心立方几何构型和金属良好延展性的协同作用。
该研究证明了金和铜准体心立方纳米梁晶格具有优异的能量吸收能力和抗压强度,加深了科学家对纳米梁晶格力学性质的认知;实现了核径迹技术在纳米结构超材料研究中的应用,为探寻超高能量吸收密度的纳米梁晶格提供了新思路。
研究工作得到国家自然科学基金联合基金项目和中科院前沿科学重点研究计划的支持。
论文链接
图1.金和铜准体心立方纳米梁晶格和已报道的微/纳米梁晶格力学超材料的单位体积能量吸收与密度的阿什比图
图2.准体心立方纳米梁晶格SEM图片
来源:中国科学院
原文链接:http://www.cas.cn/syky/202304/t20230421_4884846.shtml
版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。
电话:(010)86409582
邮箱:kejie@scimall.org.cn
Advanced Science:金属纳米材料中热电子超快动力学研究新进展
兰州重离子加速器制成超高能量吸收力学超材料
线性-旋转杂化纳米发电机,用于高性能可穿戴生物力学能量收集
大连化物所纳米晶三线态能量转移动力学研究取得新进展
Journal of Materiomics:碳纳米管海绵增强纳米复合材料的力学性能
纳米结构金属材料的结构与力学性能
新研究为二维材料纳米力学测试建立有效策略
【走近桂籍科学家】用纳米武装电池新世界
微纳米点阵力学超材料的设计和性能
涌现能量转换效应、纳米线半导体量子材料、有效场理论 | 本周直播物理讲座