这种变形机制会带来一个特别的后果,那就是当撤除挤压时,这层活跃的“水膜”分子又会呼啦啦往上跑,以降低表面能,直到把金属颗粒恢复原形。这样,就出现了实验中观察到的那神奇一幕,不论怎么挤压,金属颗粒最终都会恢复原形。
科研人员把这种可以恢复原形的塑性行为,叫做赝弹性。
这种奇特的纳米颗粒塑性形变,超越了传统的金属物理中位错等缺陷导致的塑性形变理论,在变形的整个过程中颗粒内部始终保持着完好的晶态结构。
这一发现暗示,随着金属颗粒尺寸减小,经典的Hall-Petch规律中“越小越强”不再适用,会逐渐过渡到“越小越弱”(注:目前对大部分材料的关系的理解已经很成熟,即材料的机械强度会随着体积的减少而增加。)。
这种神奇的赝弹性,会给我们带来一系列神奇的结果。例如,可以制造出无论怎么变形都可以复原的金属关节,具有记忆功能的存储器件,打不穿的金属防弹衣,甚至还包括我们前面提到的《终结者》液体金属机器人。
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《终结者》液体金属机器人。
同时,这项工作对于如何维持下一代纳米电子器件中的互连线和电极的稳定性,以及如何实现超小尺寸的纳米加工工艺,有着重要的指导意义。因为随着现代半导体技术的发展,集成电路中金属互连线以及电极的特征尺寸正在向10纳米逼近。
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米尔军事论坛 bbs.miercn.com浙江大学材料科学与工程学院主页的图片显示,室温下,银纳米颗粒受挤压时表现出了液态行为。
据悉,这项工作是东南大学传统电子学科与新兴纳米领域的交叉与融合的结果,得益于学校长期对基础研究和国际学术交流合作的支持与重视。孙立涛教授课题组近年来依托原位透射电子显微学技术,已经在微纳米器件、新型二维材料、纳米金属变形机制等领域取得了一系列研究成果。
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