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改变金属形状像玩橡皮泥

南京日报

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    本报讯(通讯员 崔玉萌 记者 谈洁) 电影《终结者》中,反派机器人T1000在观众心中留下了深刻的印象。它由特殊液态金属组成,像橡皮泥一般可任意改变自己的形状。现在,人类离实现这一场景更近了一步。南京理工大学格莱特纳米科技研究所青年教师兰司博士,通过与中、美、澳、日等国科学家深度合作,探明了人为调控液态金属微观结构的作用机制。该成果3月17日发表在《自然通讯》杂志上。 

    液态金属又称非晶合金或金属玻璃,已被广泛应用于运动器材、医疗器械和电讯产品的制造中。运动员使用以液态金属为原材料的高尔夫球杆,能够将球轻松击打出更远的距离;以液态金属制成的手术刀,兼具更小、更薄、更锋利的特性,能减少对患者造成的创口破坏,使创口愈合更快;用液态金属制作手机壳,不仅外表美观,呈水银般的光泽,带有液态流动感,且更抗摔,耐磨。 

    兰司介绍,尽管科研人员早已发现液态金属会发生固态与液态结构的转变,但该变化过程中的微观机制,是困扰学科领域40年的难题。“在何种温度下、多长时间内,材料将转变为怎样的结构?能否实现人为调控材料性能?面对这些问题,许多学者从不同的角度提出了解释假说,但始终因为缺少领域内公认的实验证据而难以破解。”兰司说,好比钢铁材料,如果不知道它的性能原理,就无法对其进行更好的应用。 

    经过8年的持续研究,兰司博士创新研究思路,依托格莱特研究所提供的国际化资源整合平台,借助澳洲、美国和日本的实验设备,揭示了通过传统的热处理方法,人为调控液态金属结构的作用机理,“也就是知道了随着温度的变化,原子的状态是怎么变化的”,兰司说,为主流理论假设提供了有力论据。 

    该成果为液态金属更广泛的应用提供了可能。“今后,变压器中使用该材料,可大大降低电压转化过程中的能量损耗,实现节能70%以上;燃料电池中使用该材料,材料的催化效率可提高数十倍,进而电池的使用效率将大大提高。”兰司说。

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