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世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

文章来源：未知更新时间：2019-10-21 16:03:55

银金属导电性极佳，但性质较为柔软且强度较低，在利用它来作为导电金属时，经常需要在强度和导电性之间进行权衡，但是新型材料可能会改变这种情况。一组研究人员设法利用缺陷使银比平时坚固得多，同时仍保持相当的导电性，这一发现突破了几十年来的理论极限。

这种银晶粒的原子结构模型中充满了铜杂质（绿色），使它们自身的缺陷被填补

　　缺陷是金属不可避免的一部分，诸如脆弱性或者在时间的作用下老化等问题很常见，而解决的方法通常是将不同的金属组合成合金，有助于克服其中的一些问题，但对于导电金属而言，这通常这是以牺牲导电性为代价的，寻求两全其美是本研究的目的。

　　该研究的合著者莫里斯·王（Morris Wang）说：“我们问自己，如何才能制造出有缺陷的材料，而又要克服软化问题，同时又保持导电性呢？”解决方案听起来非常简单：他们将微量的铜混入了银中。最终的强度比先前最强的白银强42％，同时仍具有导电性。但是，这种新合金最令人印象深刻的是，它超过了所谓的“霍尔·佩奇极限”。

　　霍尔·佩奇（Hall-Petch）效应是70多年来材料科学的标志性学说，这一理论认为随着金属晶粒变小，材料本身也会变得更坚固，但是有一个限制：当晶粒变得太小（几纳米宽）时，它们的边界变得不稳定，材料会再次软化。

　　研究人员设法创造出了一种被称为“纳米晶孪生金属”的材质，从而突破了这一极限。由于铜原子比银原子稍小，它们倾向于掉入并填补晶粒边界的缺陷中。这样可以防止缺陷带来的移动，最终导致材料软化。同时，铜不会妨碍电子穿过银，从而保持了导电性。

　　研究小组表示，这种方法可以应用于除银以外的许多其他金属。该技术最终可用于制造更高效的太阳能电池板，更轻的飞机或更安全的核电站。

　　该研究的第一作者弗雷德里克·桑索斯（Frederic Sansoz）说：“这是一类新的材料，我们才刚刚开始了解它们是如何工作的。”

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