科学家用冷热的方法吹制单晶金属

科学家用冷热的方法吹制单晶金属

某种金属的新加热方法可能导致改进的抗震建筑材料。

由东北大学研究人员领导的日本团队已经找到了一种经济有效的方法来改善一些“形状记忆”金属的性能，这些金属以变形后能够恢复到原始形状的能力而着称。该方法可以为这些改良金属的大量生产铺平道路，用于包括抗震建筑材料在内的各种应用。

大多数金属是由大量的晶体制成的。然而，在某些情况下，当金属由单晶形成时，其性质得到改善，但单晶金属生产成本高。

研究人员现在已经开发出一种更便宜的生产方法，利用被称为“异常晶粒生长”的现象。使用这种方法时，金属的多个“颗粒”或晶体会不规则地生长，有些则以牺牲其他生物为代价而生长。

该团队的技术采用了几个周期的加热和冷却，以诱导长度为70厘米，直径为15毫米的单晶金属棒的生长，这是目前的形状记忆合金棒的尺寸相当大。这项研究的首席研究员东北大学的Toshihiro Omori说，这使得它适用于建筑和土木工程应用。

为了制造大的单晶金属棒，将金属合金加热到900℃，然后冷却到500℃，五次。随后进行四个循环的加热至740℃，然后冷却至500℃。最后，金属最后一次加热到900°C。所有这些加热/冷却循环都需要生产单晶金属。

研究人员使用的由铜，铝和锰制成的合金是一种众所周知的易于用机器切割的形状记忆金属。增加金属晶体的尺寸大大增强了其弹性，而改变其形状使金属相当强。有了这些结合的特点，这种金属可以被证明可以用来抵御地震的建筑结构。

“由于工艺简单，目前的技术有利于大规模生产单晶，这一发现为形状记忆单晶在建筑和桥梁中的地震应用等结构材料的应用开辟了道路，”总结研究人员在“自然通讯”上关于这项工作的论文中。