突破霍尔·佩奇极限：世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

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。

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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。

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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。”

巧克力	2019-10-03 23:25
极限都可以被突破的吗，厉害。。。。

lufan	2019-10-04 00:04
世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

dushunli	2019-10-04 00:17
银合金的力量！

tassy	2019-10-04 00:47
缺陷是金属不可避免的一部分

bairuizheng	2019-10-04 01:07
这些人的信念好坚定啊。

mang2004

2019-10-04 04:04

Ideal maximum strengths and defect-induced softening in nanocrystalline-nanotwinned metals

Abstract

Strengthening of metals through nanoscale grain boundaries and coherent twin boundaries is manifested by a maximum strength—a phenomenon known as Hall–Petch breakdown. Different softening mechanisms are considered to occur for nanocrystalline and nanotwinned materials. Here, we report nanocrystalline-nanotwinned Ag materials that exhibit two strength transitions dissimilar from the above mechanisms. Atomistic simulations show three distinct strength regions as twin spacing decreases, delineated by positive Hall–Petch strengthening to grain-boundary-dictated (near-zero Hall–Petch slope) mechanisms and to softening (negative Hall–Petch slope) induced by twin-boundary defects. An ideal maximum strength is reached for a range of twin spacings below 7 nm. We synthesized nanocrystalline-nanotwinned Ag with hardness 3.05 GPa—42% higher than the current record, by segregating trace concentrations of Cu impurity (<1.0 weight (wt)%). The microalloy retains excellent electrical conductivity and remains stable up to 653 K; 215 K better than for pure nanotwinned Ag. This breaks the existing trade-off between strength and electrical conductivity, and demonstrates the potential for creating interface-dominated materials with unprecedented mechanical and physical properties.

刘明欢聪慧	2019-10-04 06:16
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。

redplum	2019-10-04 07:39
突破霍尔·佩奇极限：世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

likaihit	2019-10-04 08:03
真牛逼啊

daite1978	2019-10-04 08:11
银合金的力量！

木子示羊

2019-10-04 09:04

Key points:
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。

tomryo	2019-10-04 09:28
Re:突破霍尔·佩奇极限：世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

stoutman	2019-10-04 09:33
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。

wangjin001x	2019-10-04 12:50
突破霍尔·佩奇极限：世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

fiberlaser	2019-10-04 17:04
不明觉厉。

星空38	2019-10-04 19:07
rvBKJ!b0 +)*aS+ 突破霍尔·佩奇极限：世界上强度最高的导电用银合金被制造出来 " {Nw K mbZg2TTy R5'_il

蠊蠊	2019-10-04 19:51
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。

hit远方	2019-10-04 21:36
厉害。。。。

巧克力	2019-10-04 22:16
突破极限+1

mam07	2019-10-04 23:33
真厉害

tassy	2019-10-05 00:05
极限都可以被突破的吗

bairuizheng	2019-10-05 00:10
搞科学信念坚定的人能成就是大事，不成就连平凡都可能都不是，这些人的支持从哪来啊，尤其资金和平台。

lufan	2019-10-05 00:21
世界上强度最高的导电用银合金

dushunli	2019-10-05 03:30
世界上强度最高！

刘明欢聪慧	2019-10-05 06:15
世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

谭健	2019-10-05 08:09
世界上强度最高的导电用银合金制造

星空38	2019-10-05 08:36
缺陷是金属不可避免的一部分

stoutman	2019-10-05 09:55
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。

tomryo	2019-10-05 10:43
世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

hit远方	2019-10-05 10:47
理论极限

te67f42	2019-10-05 11:23
这是一类新的材料，一类突破极限的新材料。

wangjin001x	2019-10-05 12:20
世界上强度最高的导电用银合金被制造出来

zx1986925	2019-10-06 13:20
银合金的力量！

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