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时间: 2020年02月21日 14:55 | 来源: 卩s丶惶族丨灬 | 编辑: 竺毅然 | 阅读: 7567 次

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据外媒报导,约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)带队研制了新款金属薄膜,将来该资料或将被用于制作传感器等微机电体系(MEMS)设备,其抗拉强度、耐热、耐高温功能比硅强。

硅的耐热、抗压功能缺乏

当今科技一日千里,无论是轿车、物联网、发动机仍是公用设施都离不开微型传感器的支撑与推进。但是,问题在于这类传感器一般由硅制成,但硅物理特性上的缺乏使其将来运用受限。

约翰·霍普金斯大学资料科学家兼机械工程师Kevin J. Hemker携团队已在新资料研制方面取得成功,该资料有助于保证这类传感器(即大家熟知的“微机电体系”MEMS)能持续满意将来技能前沿的请求。

该校威汀工程学院(Whiting School of Engineering)机械工程学(Mechanical Engineering)的Hemker表明:“多年前,咱们就开端测验选用更为杂乱的复合资料制作MEMS设备。”

大多数微机电设备(MEMS)内部构造杂乱,其尺度比人类发丝的宽度还要小,主要成分为硅。在常温下,该类设备运作杰出,但在适度受热(加热几百摄氏度)后,该资料将致使其损失强度及电子信号的传导才能。此外,硅较脆,易破碎。

虽然如此,硅一度是微机电体系技能的中心资料,其商品历经数代而不衰。但是,现在该资料却并未制作商们的抱负挑选,将来这类MEMS设备将被用于物联网技能的有关设备中,该类设备对原料的耐高温、耐高压的请求很高。清楚明了,硅无法担任该请求。

研制新款合金薄膜

Hemker表明:“这就请求科研人员研制强度与密度更大,导电、导热才能更强的领先资料。此外,对形状坚持的请求也较高,其制作及塑形必须要契合微观规范。据称,现在尚无契合上述特性的MEMS资料。”

为研制这类新资料,研讨人员思考联系运用含镍金属,这是一款常用的领先构造资料(advanced structural materials)。例如,镍基超合金(Nickel-base superalloys)就被用于制作喷气式发动机。鉴于外形稳定性的需要,研讨人员做了很多实验,他们将金属钼(molybdenum)、钨(tungsten),力求提高纯镍受热胀大对应的温度界限值。

约翰·霍普金斯大学的研讨团队选用的实验设备尺度较大,与冰箱附近,该团队选用离子去击中方针物,将合金气化并坚持原子状况,使其积聚在外表或基材上,进而产生了一款可剥离的薄膜,终究生成了一款独立合金薄膜(freestanding films),其均匀厚度在29微米,比人类发丝还小。

这类独立薄膜具有超强的特性。该薄膜在进行拉伸实验时展示了极强的抗拉强度,这意味着形状坚持才能极强,不会变形或破碎,其抗拉强度是高强度钢的三倍。虽然极少数别的资料也有相似的抗拉强度,但那些资料既不耐高温,也无法容易加工成形并制作MEMS部件。

Hemker表明:“咱们以为合金将有助于提高其强度及耐热性(thermal stability),但咱们不知道对功能提高的效果会有这么大。”

因为该合金内部晶体构造的原子摆放方法,该资料的强度特别高。该构造强化了资料的强度,且不会对该资料的导电功能产生影响。

Hemker表明:“该构造使合金薄膜的归纳功能极强,平衡了各项了资料特性。该薄膜耐高温,热稳定性及机械稳定性极强。该研制团队正忙于下一阶段的研制,触及薄膜的塑形与MEMS部件制作。研讨集体正在为该项独立合金薄膜申请专利。”

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(竺毅然编辑《卩s丶惶族丨灬》2020年02月21日 14:55 )

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