点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:科学家在极细多晶体铜中发现新型亚稳结构
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

科学家在极细多晶体铜中发现新型亚稳结构

来源:《中国科学报》2020-11-20 09:58

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  本报讯(记者沈春蕾)中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心与上海交通大学的研究人员,通过大量精细实验并结合模拟计算发现,当晶粒尺寸降低到几纳米时,纯金属铜多晶体会形成一种新型亚稳结构——受限晶体结构。相关研究成果近日发表于《科学》。

  金属通常以多晶体形式存在,即许多金属原子按一定规则整齐排列在一起形成一个有序区域,称为晶粒。晶粒尺寸越小,晶界上原子就比较多,多晶体的稳定性就越差。对于某些金属合金,当晶粒尺寸减小到足够小时(通常为几纳米),整个多晶体结构会失稳,形成一种亚稳的非晶态固体,它在受热或力的作用下会进一步向更稳定的晶体转变。

  论文第一作者、中国科学院金属研究所研究员李秀艳介绍,非晶固态只在有限的合金成分范围内才能形成,对于绝大多数合金和纯金属,无论晶粒多么细小也无法形成非晶固态。那么,在多晶体晶粒尺寸不断减小接近某极限值(如原子尺寸)前是否存在别的亚稳态结构?

  此次研究团队发现的这种新型亚稳结构——受限晶体结构,具有极小界面的三维结构,表现出极高的热稳定性和力学稳定性,在纯铜的熔点以下不发生晶粒长大,其强度接近理论强度。这一发现表明除非晶固态外,多晶体金属在晶粒极细时还存在另外一种亚稳固体状态,其稳定性甚至远高于非晶固体。

  研究人员利用两步低温塑性变形技术,成功地将纯铜薄片的晶粒尺寸降低到10纳米以下。他们在显微结构下观察发现,这种极细的多晶体中呈现出典型的类似水油不互溶双连续相中常见的流形结构。经系统表征纳米晶粒的尺寸、形态、取向及分布等,他们发现,许多极小晶粒具有规则的Kelvin截角八面体形态,并且存在相当数量的低能界面。结合这些结构特征和分子动力学模拟计算,研究人员发现这种极细晶粒之间的界面具有一种极小界面结构特征,这种被称为Schwarz-D的界面的平均曲率为零,结构稳定性很强。同时,极细晶粒中大量低能孪晶界又进一步约束了这种极小界面,使其稳定性更高。

  李秀艳表示,受限晶体结构的发现为探索固态物质结构基本特征及其新性能开辟了全新空间,也为研发高稳定性金属材料及制造工艺提供了新的机遇。

[ 责编:张梦凡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 美国数百万人感恩节假期出行

  • 湖南通道:芦笙节 展风情

独家策划

推荐阅读
近年来,直播带货的发展速度可谓是“跑步前进”,而直播中产品质量差、涉虚假宣传、流量造假等问题也逐渐显现。戳图带你了解如何避坑↓↓↓
2020-11-27 17:26
据中国信通院预测,到2025年,5G网络建设将累计投资达1.2万亿元,带动产业链上下游以及各行业的应用投资,预计到2025年将累计带动超过3.5万亿元的投资。
2020-11-27 10:16
11月26日至28日,由广东省人民政府、国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部共同主办的2020世界5G大会在广州举行。
2020-11-27 10:13
北京市经信局近日发布《北京市“十四五”时期智慧城市发展行动纲要(公众征求意见稿)》,提出“到2025年,将北京建设成为全球新型智慧城市的标杆城市”的发展目标。
2020-11-27 10:08
美国科学家研制出了迄今最小的存储设备,其横截面积仅1平方纳米,容量约为25兆比特/平方厘米,与目前的商用闪存设备相比,每层的存储密度提高了100倍。
2020-11-27 10:07
《自然》杂志对480位从事人脸识别、人工智能和计算机科学领域研究的研究人员的调查显示,人们对人脸识别研究的伦理学普遍存在担忧,但也存在分歧。
2020-11-27 10:06
以色列兹布拉医学视觉初创公司和苏格兰斯托姆ID咨询公司通过用机器学习和人工智能技术开发的软件,帮助临床医疗组在患者骨折发生前将他们筛选出来并加以治疗。
2020-11-27 09:57
“科技的未来在青年”,青年科学家是推动科技进步的重要力量,也是最有创造潜力的群体。
2020-11-27 09:53
站在两个百年的历史交汇点,站在新征程的新起点,中国航天必须坚定不移走创新驱动发展之路,把创新作为引领中国航天发展的第一动力。
2020-11-27 09:50
在科教融合三年后,齐鲁工业大学(山东省科学院)迎来高光时刻。
2020-11-27 09:49
11月26日,2020第五届腾云峰会在北京召开,文化界和科技界人士共聚,探讨科学和文化之间“流动的边界”。
2020-11-27 09:45
“高性能超级计算机,是世界发达国家争抢的重要‘制高点’,对国家安全、经济和社会发展,具有举足轻重的支持作用。
2020-11-27 09:40
中国联合网络通信集团有限公司董事长王晓初在主旨演讲中介绍,中国联通聚焦更高品质的生活,着力打造拉动消费升级的“新引擎”。
2020-11-27 09:37
要进一步降低5G设备的能耗,这是涉及可持续发展的关键问题之一。龚克坦言,5G超越了人和人通信的概念,实现了人和物、物和物之间的联系,5G应该“热”在各种行业应用上。”  
2020-11-27 09:35
业内专家认为,面对疫情防控常态化,《指南》给出的人物并防措施,将冷链铸成了一道“安全链”。
2020-11-27 09:34
安徽省合肥市包河区《合杭梦想小镇促进产业发展专项扶持政策(试行)》日前正式出台,助力长三角一体化高质量发展的一项有力举措。
2020-11-27 09:32
“一网统管”作为城市治理的“牛鼻子”工作,江苏路街道全面加强党的领导,深度参与上海“一网统管”建设试点,以民为本,持续聚焦高效处置一件事。
2020-11-27 09:29
近期,进口冷链食品核酸阳性检出率明显增高。“涉及产品范围从海产品到畜禽肉类产品,进口物资被病毒污染范围从冷链食品扩展到集装箱。”国家卫健委新闻发言人米锋说,疫情传播呈现出“从物到人”和“从人到人”并存的特征。
2020-11-26 19:58
伴随着行业应用的不断拓展和产业协同的加速推进,正式商用一年的5G快速改变着人们的生产生活,为数众多的数字化场景围绕着5G在形成和创新发展中。
2020-11-26 10:02
告知承诺制主要涉及个人姓名、婚姻状况、疾病状况、居民身份信息证明等,由派出所、村居委会开具。
2020-11-26 09:51
加载更多