Обработка частиц жидких металлических сплавов теплом приводит к приданию им шероховатости поверхности с помощью крошечных сфер или нанопроволок, сообщили инженеры Университета штата Айова в статье, размещенной на обложке Января. 2 номер журнала Angewandte Chemie.
«Контролируйте нагрев, и вы можете контролировать структуру поверхности», – сказал Мартин Туо, доцент кафедры материаловедения и инженерии штата Айова, соучредитель стартапа Ames SAFI-Tech Inc. и ведущий автор статьи.
И к чему эта настраиваемая структура поверхности может привести к?
Эта технология может «вдохновить на разработку« умных »систем из сплавов, которые изменяют структуру поверхности и ее состав с помощью температуры (или аналогичных стимулов) для различных применений, от зондирования до катализа», – написали Туо и его исследовательская группа в своей статье.
Соавторами статьи являются Эндрю Мартин и Винни Киари, докторанты штата Айова в области материаловедения и инженерии; и Бойс Чанг, научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли, получивший докторскую степень в штате Айова.
Исследовательская группа начала с жидкого металлического сплава галлия, индия и олова, синтезированного в частицы, покрытые гладкой оксидной оболочкой, которая была химически стабилизирована.
По мере того, как частицы нагреваются, поверхность утолщается и твердеет и начинает вести себя больше как твердое тело.
В конце концов поверхность ломается, позволяя жидкому металлу внутри выйти на поверхность.
Самый реактивный, галлий, пробивается первым. Больше тепла выводит индий на поверхность. А самая высокая температура – около 1600 градусов по Фаренгейту – выделяет цветочки олова.
Это движение от нижнего слоя к поверхности позволяет жидкой металлической частице «непрерывно изменять свой состав под воздействием теплового воздействия», – пишут исследователи в статье.
«Частицы реагируют на определенный уровень тепла и выделяют определенный элемент в зависимости от температуры, точно так же, как хамелеон реагирует на цвет окружающей среды», – сказал Туо. "Вот почему мы говорим, что это металлы-хамелеоны, но они реагируют на тепло, а не на цвет, как рептилии."
Киари сказала, что металлические частицы реагируют на очень контролируемую среду – исследователи тщательно контролируют время, температуру и уровень кислорода.
Это позволяет исследователям предсказывать и программировать точную текстуру поверхности частиц.
Мартин сказал, что эту технологию можно использовать для точной настройки характеристик металла в качестве катализатора или его способности поглощать соединения.
Исследователи также говорят, что технология будет работать с другими металлическими сплавами.
"Это не уникальное свойство этих материалов", – сказал Туо. "Это поведение металлов в целом. Другие металлы, подлежащие такой же обработке, должны делать это.
Это универсальное свойство металлов."
Это может сделать металлы-хамелеоны очень интересной и полезной технологией: «Когда вы говорите об интеллектуальных материалах, на ум приходят полимеры», – сказал Туо. "Но металлы тоже могут это делать. Но это большой зверь – вам просто нужно знать, как его приручить."