Из наночастиц создали сверхтвердые материалы
Прочностные характеристики металлов играют важную роль во многих областях их применения. Теперь исследователи смогли сделать обычные золото, серебро и палладий в 2–4 раза прочнее. Это стало возможным благодаря объединению наночастиц металлов в объемные материалы
Большая часть современных методов создания материалов с высокой твердостью и прочностью связана с тем или иным изменением макроскопических свойств материала. Чтобы сделать металл прочнее, его обычно по-разному деформируют, чтобы уменьшить размер кристаллитов. Такие способы относятся к типу «сверху вниз», когда из большего по размеру образца получают меньший.
Существуют также и методы «снизу вверх», в которых образец создается из более мелких частиц, как правило, размером в несколько нанометров. Таким образом можно создавать множество материалов, однако до сих пор ни один из них не отличался высокими прочностными свойствами. Сотрудники Университета Брауна смогли, используя подход «снизу вверх», получить сверхтвердые материалы из наночастиц золота, серебра, палладия и других металлов.
Из наночастиц металлов ученые изготовили «монеты» небольшого размера. Такие небольшие изделия могут быть полезны для изготовления высокоэффективных лакокрасочных материалов, электродов или термоэлектрических генераторов. Но исследователи предполагают, что этот процесс может быть легко масштабирован для получения сверхтвердых металлических покрытий или более крупных промышленных компонентов.
В основе этого процесса лежит химическая обработка строительных блоков наночастиц. Металлические наночастицы обычно покрыты остатками органических соединений — лигандами, — которые обычно предотвращают образование связей металл-металл между частицами. Авторы исследования нашли способ химически удалить эти лиганды, позволив кластерам соединиться друг с другом под действием небольшого внешнего давления.
Исследование показало, что металлические монеты, изготовленные по этой методике, были значительно тверже обычных металлов. Золотые монеты, например, были в два-четыре раза прочнее обычных. Другие свойства, такие как электропроводность и светоотражение, оказались у новых материалов почти такими же, как у обычных.
Статья об открытии опубликована в журнале Chem.
