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2019-11-07 15:43:48

第一种纳米尺寸的超弹性合金

导读 UPV EHU-巴斯克地区大学的研究人员已经研究了纳米尺度上的超弹性性质,其基础是将合金的柱子剪切到纳米尺寸。在科学杂志 自然纳米技术

UPV / EHU-巴斯克地区大学的研究人员已经研究了纳米尺度上的超弹性性质,其基础是将合金的柱子剪切到纳米尺寸。在科学杂志“ 自然纳米技术 ”(Nature Nanotechnology)发表的文章中,研究人员发现,直径小于1微米的材料表现不同,需要更高的应力才能使其变形。这种超弹性行为为微系统的应用开辟了新的渠道,涉及可以植入人体的柔性电子和微系统。

超弹性是一种物理性质,通过它可以使材料在相当大的程度上变形,最高可达10%,远高于弹性。因此,当对直杆施加应力时,杆可以形成U形,并且当施加的应力被移除时,杆完全恢复其原始形状。尽管在宏观材料中已经充分证明了这一点,但“直到现在还没有人能够在微米和纳米尺寸上探索这些超弹性性质,” 自然纳米技术和UPV / EHU 出版的文章的首席研究员JoséMaríaSanJuan解释说。教授。

UPV / EHU的凝聚态物理和应用物理系II的研究人员已经设法看到“在铜 - 铝 - 镍合金的真正小型设备中保持了超弹性效应”。它是一种具有形状记忆的合金,研究团队在宏观层面上工作了20多年:Cu-14Al-4Ni,一种在环境温度下显示超弹性的合金。

通过使用一种称为聚焦离子束的设备,“一种离子加速器作为一种剪切材料的原子刀,”San Juan解释说,他们制造了这种合金的微柱和纳米柱,直径在2?m之间和260纳米 - 微米是百万分之一米和一千万分之一米 - 。对他们来说,他们使用一种称为纳米压痕仪的精密仪器来施加压力,该仪器“允许施加极小的力”,然后测量它们的行为。

研究人员首次证实并量化了直径小于一微米的特性,与超弹性临界应力相关的性质发生了相当大的变化。“材料开始表现不同,需要更高的应力才能发生这种情况。合金继续显示出超弹性,但压力要高得多。” 圣胡安强调了与尺寸相关的临界压力增加的新颖性,并强调他们已经能够解释这种行为变化的原因:“我们已经提出了一个原子模型,可以让人理解为什么以及如何原子当施加压力时,这些支柱的结构会发生变化。“

微系统涉及可以植入人体的柔性电子器件和器件

UPV / EHU教授强调了这一发现的重要性,“小规模的超弹性行为”,这为应用形状记忆合金的策略设计开辟了新的渠道,以开发灵活的微系统和机电纳米系统。“柔性电子产品在当今市场上非常普遍,它越来越多地用于服装,运动鞋,各种展示等。” 他还肯定所有这些对于开发可植入人体的芯片实验室型智能医疗设备至关重要。“有可能制造出可以植入芯片的微型微型泵或微型致动器,这将允许物质在人体内被释放和调节,以进行一系列的医疗。”

这一发现“预计会产生巨大的科学和技术影响,并有可能彻底改变相关领域的各个方面,”圣胡安总结道,他欢迎“我们已设法转移所有必要的知识,并且获得最先进的中心可以利用的工作工具,开辟一条可以在UPV / EHU完全开发的新研究线。“