據(jù)報道，一根金屬彈簧放上一晚上就能完全變直，汽車車身上的撞痕只要用吹風機吹吹就能消失，這聽起來似乎不可思議，但根據(jù)發(fā)表在《科學》雜志上的一項研究表明，金屬完全可以具有這種“記憶”能力，自動恢復形變。
領(lǐng)導該研究的是美國伊利諾伊大學（University of Illinois at Urbana-Champaign，UIUC）的科學家，他們發(fā)現(xiàn)，當加熱具有特定的微觀結(jié)構(gòu)的金屬膜時，金屬通常的永久形變特性就會改變，并且很快就能恢復成原來的形狀。論文高級作者、伊利諾伊大學力學與工程系教授和微納米技術(shù)實驗室（Micro and Nanotechnology Laboratory）成員Taher A. Saif表示，“這就好像金屬具有‘記憶力’一樣，知道自己是怎么變過來的。”
Saif以及研究生Jagannathan Rajagopalan和Jong H. Han的結(jié)論源于對鋁膜和金膜的研究。鋁膜厚度為200納米，長寬分別為300-360微米和50-60微米；金膜則分別為200納米、185微米和12-20微米。兩種材料中的金屬顆粒平均大小分別為65納米和50納米。Saif表示，金屬的類型并不重要，關(guān)鍵是金屬晶體中顆粒的大小和分布，要恢復成開始的形狀需要金屬中同時存在較大顆粒和較小顆粒，從而達到金屬膜脆度和柔度的平衡。顆粒既不能統(tǒng)一很小，也不能都很大，達到金屬膜厚度的三分之一至二分之一是比較理想的情況。
金屬膜微觀結(jié)構(gòu)的改變會使較大的顆粒產(chǎn)生可塑形變，而較小的顆粒則發(fā)生彈性改變，以適應(yīng)整體變化。這時如果順其自然，較小顆粒間的彈性能量就會逐漸釋放出來，迫使較大顆粒在一段時間后重新回到初始狀態(tài)。通過升高溫度可以縮短整個恢復形變過程的時間。
控制金屬薄膜的微觀晶體結(jié)構(gòu)可以減少電路中振蕩器和諧振器的能量損失。鑒于這兩種器件的應(yīng)用相當廣泛，Saif說，“如果構(gòu)成這些器件的金屬膜顆粒大小在50納米到100納米之間，電能損耗將非常大。然而，如果這些顆粒做得更小，就能很大程度地減少這些損耗。” [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] 下一頁 |
