佛蒙特大學的科學家們聲稱，他們已經創造了出了迄今為止最堅固的銀。該團隊發明的新金屬強度比之前的最硬紀錄還要高42%。雖然超強銀很重要，但制造這種強韌金屬所采用的技術同樣是個大新聞。

研究小組表示，他們已經在納米尺度上發現了一種新的機制，該機制可以讓他們制造出更多的超強金屬，比以往任何金屬都多。科學家們說，當這些金屬強度變得更大時，它們仍能保持導電性。

根據發表在《自然材料》雜志上的研究，這一“根本性的突破”為開發新型材料帶來了希望，因為它可以在強度和輸送電流能力之間實現工業和商用材料的更好取舍。

佛蒙特大學和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室合作研究發現的關鍵是，每一種金屬中自然存在的缺陷，這些缺陷是由構成材料的原子幾何晶格的不完全形成造成的。這些缺陷通常會導緻一些不必要的特性，如脆性或軟化。

當研究人員試圖通過制造各種合金或重混合物來增強金屬強度時，材料就會失去導電性。該團隊的研究更好地解決了該問題，他們将微量的銅混合到銀中來控制銀晶格缺陷的行為。

之後材料顯示出了一種神奇的能力，可以将兩種類型的固有納米級缺陷轉化為強大的内部結構。事實上這僅僅需要少量的銅，按重量計算不到1%，就大大提高了材料的導電率。

研究小組解釋說，銅原子比銀原子略小，雜質會被缺陷所吸引，它們會移動進入金屬的缺陷中，。銀中的銅雜質可以阻止缺陷的移動。換句話說，研究小組使用了一種銅雜質、科學家們稱之為“微合金”的一種摻雜形式，來控制銀的缺陷行為。科學家們将這些缺陷轉化為它們的優勢，現在該團隊的研究，既加強了金屬的強度，又保持了導電性。

為了進行該項研究，研究小組從材料工程的基本概念出發:當材料的晶體或顆粒的尺寸變小時，它的強度就會變得更大。科學家稱這種關系為霍爾-佩奇關系。當微晶體的直徑小于幾十納米時，由于微晶體之間的邊界變得不穩定，霍爾-帕奇關系就會被打破。當銅被引入銀時，它被晶格中的缺陷所吸引，并阻止了微晶體和另一種形式的缺陷之間的邊界（相幹孿晶邊界）的移動。

相幹孿晶邊界是成對原子的結構，它們形成對稱的鏡面般的晶體界面，在正常情況下通過穩定晶體界面來增強金屬的強度，但是當成對原子之間的距離降至幾納米以下時，這種界面也會減弱。銅原子比銀原子略小，可以穩定晶格，但濃度很低，因此不會影響導電。

70多年來，這種通用的設計原理使得科學家和工程師可以制造出更堅固的合金和高級陶瓷。研究小組稱這種新型合金為“納米晶-納米孿生金屬”，并在其論文中聲稱它們具有前所未有的機械和物理性能。它不僅克服了以前認為的微晶體和孿晶邊界過小的軟化問題，而且克服了理論上的霍爾-佩奇極限，在此極限下，晶體尺寸減小不再強化材料。

研究小組報告說，在隻有7納米間距的雙晶界金屬中可以達到理想的最大強。此外測量結果顯示，熱處理版本的銀銅合金強度高于以前存在了幾十年的理論最大值。研究人員說，我們不僅破了世界紀錄，而且也打破了霍爾-佩特奇極限。

參與該項目的科學家認為，這種制造更強導電銀的方法可以應用于其他金屬。這一突破未來可能導緻飛機更輕、太陽能電池更高效和核電站更安全。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!