4月1日，據外媒報道，鎳是一種廣泛應用于制造業(yè)的金屬，可用于工業(yè)和高級材料加工業(yè)。如今，美國普渡大學（Purdue University）的研究人員創(chuàng)造了一種創(chuàng)新技術，可用于制造新型鎳金屬，可能有助于未來生產救生醫(yī)療設備、高科技設備以及具備強大耐腐蝕保護部件的汽車。

（圖片來源：普渡大學）

普渡大學的技術涉及一種工藝，即在某些導電襯底上應用高效電沉積工藝。對鎳金屬制造商來說，面臨的最大挑戰(zhàn)之一是處理金屬中晶粒相交的部分，即邊界區(qū)域，而傳統(tǒng)的晶粒邊界可增強金屬的強度，滿足高強度需求。

不過，晶粒邊界常常也是應力集中點，是電子散射和腐蝕的易發(fā)部分。因此，此種邊界常常會降低金屬的延展性、耐腐蝕性和導電性。

另一種稱為孿晶邊界因為具有很高的層錯能，因而在鎳等金屬中不是很常見。普渡大學研發(fā)的單晶狀鎳含有高密度的超細孿晶結構，不過幾乎沒有傳統(tǒng)的晶粒邊界。普渡大學的研究人員已經證明，此種獨特的鎳金屬可以提高強度、延展性和耐腐蝕性，而此種特性對于汽車、天然氣、石油和微型機電設備等多個行業(yè)的制造商來說都很重要。

普渡大學研究人員的解決方案是使用單晶襯底作為生長模板，結合設計的電化學配方，促進孿晶邊界的形成，并抑制傳統(tǒng)晶粒邊界的形成。此種高密度的孿晶邊界導致鎳金屬的機械強度超過2 GPa、低腐蝕電流密度為6.91 × 10-8 A cm-2以及高達516 kΩ的極化電阻。

普渡大學工程學院材料工程學教授張興航說：“我們開發(fā)了一種混合技術來制造具有雙重邊界且堅固且耐腐蝕的鎳鍍層?！?“我們希望我們的工作能夠激發(fā)他人以嶄新的胸襟發(fā)明新材料?！逼斩纱髮W研究人員的解決方案是將單晶襯底用作生長模板，并結合設計好的電化學配方，以促進孿晶邊界的形成并抑制常規(guī)晶界的形成。

高密度孿晶邊界具有超過2 GPa的高機械強度，6.91×10 -8 A cm -2的低腐蝕電流密度和516kΩ的高極化電阻。

李強說：“我們的技術可以制造具有高密度雙晶界和很少的常規(guī)晶界的納米孿晶鎳涂層，從而帶來極好的機械，電性能和高耐腐蝕性，這表明在極端環(huán)境下的應用具有良好的耐久性。模板和特定的電化學配方為邊界工程提供了新的途徑，而混合技術可潛在地用于大規(guī)模工業(yè)生產?！?/p>

普渡大學技術的潛在應用包括半導體和汽車行業(yè)，這些行業(yè)需要具有先進電氣和機械性能的金屬材料進行制造。納米孿晶鎳可以用作汽車，天然氣和石油工業(yè)的耐腐蝕涂料。經過精心的工程設計，新的鎳混合技術可以潛在地集成到微機電系統(tǒng)行業(yè)。MEMS醫(yī)療設備用于重癥監(jiān)護部門和其他醫(yī)院區(qū)域，以監(jiān)控患者。

MEMS中的相關壓力傳感器和其他功能性小型組件需要使用具有優(yōu)異機械和結構穩(wěn)定性以及化學可靠性的材料。

普渡大學的該項技術可以應用于半導體和汽車等行業(yè)，此類行業(yè)正需要具備先進電氣和機械性能的金屬材料，用于制造（產品）。此種納米孿晶鎳可用作汽車行業(yè)、天然氣和石油行業(yè)的防腐涂料。

經過精心設計，此種混合技術制成的新型鎳金屬可應用于微電子機械系統(tǒng)（MEMS）行業(yè)，而MEMS醫(yī)療設備通常用于重癥監(jiān)護部門和其他醫(yī)院區(qū)域以監(jiān)測患者的狀況。在MEMS中，相關的壓力傳感器和其他尺寸較小的功能部件需要具備優(yōu)異的機械穩(wěn)定性、結構穩(wěn)定性和化學可靠性的材料。

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