Выводы доктора Ляньи Чена, доцента кафедры машиностроения и аэрокосмической техники, материаловедения и инженерии в штате Миссури, были опубликованы 24 декабря в последнем выпуске журнала Nature.Работая в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, Чен и его коллеги использовали магний, потому что это легкий металл с двумя третями плотности алюминия, он широко распространен на Земле и является биосовместимым.
Они нашли способ смешать наночастицы карбида кремния с расплавом магний-цинк, который равномерно диспергировал и стабилизировал наночастицы, сделав сверхпрочный и легкий металл.Путем испытаний на сжатие Чен и его коллеги доказали, что металлический магний, содержащий наночастицы карбида кремния, был значительно прочнее, чем обычные металлы, не содержащие наночастиц. «Равномерно распределенные наночастицы обеспечивают прочность по всему металлу и одновременно улучшают пластичность», — говорит Чен.
По словам исследователей, новый металл потенциально может сделать автомобили и самолеты более легкими и экономичными без ущерба для прочности и безопасности. Благодаря легкости сотовые телефоны можно было бы сделать еще легче, чем они есть сегодня, а благодаря высокой прочности их также можно было бы использовать в качестве строительного материала.По словам Чена, традиционные методы синтеза достигли своих пределов в магнии и других металлах. «Керамические частицы использовались в металлических матрицах для дальнейшего повышения прочности металлов, но они имеют тенденцию слипаться, снижая эффективность упрочнения, ухудшая пластичность металла и затрудняя их обработку», — сказал Чен.
Чен и его коллеги решили эту проблему, разработав подход к диспергированию и самостабилизации наночастиц, который приводит к равномерной дисперсии 14% наночастиц в полученном металлическом Mg2Zn. В полученном металле было достигнуто значительное повышение прочности и пластичности. «Полученные нами результаты открывают путь к разрушению потолка свойств металлов», — говорит Чен. Чтобы проверить металл, команда использовала методы сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Полученные изображения показывают равномерное распределение наночастиц по всему металлу.
Однако в ближайшее время его появление на рынке не произойдет. «Несмотря на то, что описанный здесь метод в принципе масштабируем, все еще требуется много усилий для реализации крупносерийного производства из практических приложений», — говорит Чен.