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二號站登錄測速中科院發現一種可以在自然條件下自發改變顏色的金屬材料

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顏色是商品外觀設計的重要屬性.彩色的電子產品金屬外殼不僅滿足了人們的審美需求,也增加了商品的附加價值.電化學沉積是目前廣泛應用的金屬合金表面著色技術,二號站登陸測速鏈接顏色來自于由表面氧化層厚度所決定的可見光干涉.因為該氧化層的厚度在產品的使用過程中不會改變,所以這項技術所實現的產品顏色在使用過程中是固定的.

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最近,中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理實驗室的博士研究生王朋飛,在導師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員的共同指導下,與來自中科院物理研究所、中國科學院大學、錢學森空間技術實驗室和楊伊萬格利斯達浦金野大學的科研人員合作,發現了一種可以在自然條件下自發改變顏色的金屬材料.這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變.該材料色澤均勻明亮、二號站登陸測速鏈接表面在磨損后能自行修復重現顏色,且在紫外光下具有熒光效果.相關的研究成果發表在Journal of Alloys and Compounds上.

這種金屬材料的可以自發改變顏色特性來自于該合金在室溫條件下持續且不中斷的自發氧化.這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金.它由于鈰的化學活性所以在室溫下有高的氧化速率,由于非晶結構中均勻的缺陷分布,所以避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來的銹斑,使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻.研究人員通過在鈰基非晶合金中摻雜釔,可以加快該金屬材料在自然條件下的變色,實現了對二號站登陸測速鏈接變色速率的調節.圖一展示了不同含量的釔摻雜對材料顏色的影響和熒光效應;圖二展示了該金屬材料的顏色隨時間的變化規律;圖三展示了非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金在氧化和顏色上的差異.

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圖二:(a)無、(b)有釔元素彩色金屬玻璃顏色隨時間變化規律.

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圖三:高純鈰、非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金的氧化動力學行為;非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金經氧化后的光學照片.

物理所汪衛華院士領導的非晶合金團隊在稀土基非晶合金的基礎和應用研究上具有近二十年的豐富經驗.主要成果曾多次發表在Phys. Rev. Lett.、Nat. Communs.等國際著名學術期刊上,相關工作曾入選中國科學十大進展.可以自發改變顏色的金屬材料的發現為稀土基非晶合金在功能材料的應用上添磚加瓦.該研究成果不僅說明了稀土基非晶合金在外觀應用上的獨特優勢,也發現非晶合金可以作為某些功能材料的前驅體,無論是在應用2號站線路測速是在基礎研究上都有巨大潛力.該工作得到了國家自然科學基金(51971239、11790291、61999102, 61888102)等項目的支持.

文章來源: 中科院物理所


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