前沿 2020-02-12 17:02

美国大学开发更易控制的自组装材料

胡燕萍 摘自 designnews网站

【据designnews网站2020年2月3日报道】美国伊利诺伊大学和密歇根大学的联合团队已经开发出一种模板技术,可以制造更大尺寸的自组装金属和陶瓷材料。研究人员表示,该方法为用特殊类型的共晶材料创建3D结构打开了大门,为形成可用于商业和实验室应用的新型高性能材料铺平了道路。

共晶材料包含具有不同熔化和固化温度的元素和化合物。当以不同材料结合时,形成的新材料具有单一的熔化和冷冻温度-就像盐和水结合形成盐水时一样,其冷冻温度低于单独的水或盐。过去自组装材料的问题是结构缺陷限制了它们的性能。新工艺使用模板来帮助控制材料组装的结构,降低这些缺陷的密度,从而提高工艺稳定性。

虽然共晶可以从多种元素中选择,但共晶在金属和陶瓷中的应用最为广泛,如作为涡轮叶片的基础。研究人员的共晶模板定向凝固新概念产生了前所未有的材料形态。研究人员发现,使用完全相同的模板和低共熔材料,通过改变的凝固速率,就可以调整材料的结构。此外,通过选择模板和共晶材料的适当组合,相似的形态可用于不同的应用。

这些制备模板可能在包括光子晶体在内的许多未来材料应用中很有用。如当用合适的原材料(金属或陶瓷)制成时,这些微结构可以用作光学超材料,也可以用作结构应用的微晶格。研究人员计划通过研究新的微结构如何影响多种共晶材料的物理性质来继续他们的工作。

 

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