纳米晶格具有高强度、高比强度和高能量吸收等诱人的力学性能,然而,目前此类材料无法实现上述性质的有效融合和可扩展生产,这极大阻碍了其在能源转换等领域的应用。鉴于此,来自中国科学院现代物理研究所的Jinglai Duan等人开发了一种金和铜准体心立方(准BCC)纳米晶格,纳米束的直径小到34 nm。
文章要点:
1) 该研究表明,尽管其相对密度低于0.5,但准BCC纳米晶格的压缩屈服强度甚至超过了它们的同体积对应物,并且,这些准BCC纳米晶格展现出超高的能量吸收能力,例如金准BCC纳米晶格的100±6 MJ m−3和铜准BCC纳米晶格110±10 MJ m−3,有限元模拟和理论计算表明,准BCC纳米晶格的变形主要受纳米束弯曲的影响;
2) 此外,反常的能量吸收能力主要来源于金属的自然高机械强度和塑性、尺寸减小引起的机械增强以及准BCC纳米晶格结构的协同作用,由于样品尺寸可以以高效率和出色的成本效应放大到宏观尺度,本研究中报道的具有超高能量吸收能力的准BCC纳米晶格有望在传热、导电和催化应用中展现巨大潜力。
参考资料:
Cheng, H., Zhu, X., Cheng, X. et al. Mechanical metamaterials made of freestanding quasi-BCC nanolattices of gold and copper with ultra-high energy absorption capacity. Nat Commun 14, 1243 (2023).
DOI: 10.1038/s41467-023-36965-4
https://doi.org/10.1038/s41467-023-36965-4