| 고강도 금속을 획득하는 새 방법 개발 | ||
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 베이징고압과학연구센터 천빈(陳斌)은 충칭(重慶)대학교 황샤오쉬(黃曉旭) 연구팀과 공동으로 고압(High pressure) 조건에서 나노 니켈의 강도가 지속적으로 증가되는 현상을 발견함과 아울러 3nm 니켈의 고압 조건에서의 강도가 일반 상업용 니켈 강도의 10배 이상에 도달함을 발견했다. 동 연구는 고강도 금속을 획득하는 새 방법을 제공했다. 해당 성과는 "Nature"에 게재됐다. 일반적인 상황에서 결정립 크기가 작을 수록 그 강도는 더욱 높다. 하지만 계산 결과에 의하면 결정립 미세화 정도가 약 15~10nm 이하에 달할 경우 나노 금속의 강도는 증가되지 않고 오히려 감소되는 연화 현상이 나타난다. 전통적인 실험 방법으로 미세(15nm이하)한 재료의 강도를 측정할 수 없기에 15nm 보다 작은 결정립 금속의 경우 연화 또는 강화되는 지를 확정하기 어렵다. 연구팀은 최초로 광물 연구에 이용되는 지구과학적 기술을 나노 재료의 압축 변형 연구에 도입했다. 연구팀은 200~3nm(모두 8가지 결정립 크기)의 금속 니켈에 대하여 고압 조건에서 변형 비교 연구를 수행한 결과, 금속 니켈의 압축강도는 결정립 크기 감소에 따라 지속적으로 증가되며 3nm 니켈 샘플의 강도는 전통적인 니켈 강도의 10배 이상에 달함을 발견했다. 이론적 계산 및 투과전자현미경 측정 결과, 20nm 이하의 샘플에 나타나는 전위(Dislocation) 및 고압에 의한 결정립계 소성변형 대폭 억제는 미세 결정립 샘플의 강도를 증가시키는 핵심이다. 연구팀은 금 및 팔라듐에서도 상기 현상과 유사한 미세 결정립 강도 증가 현상을 관측했다. 따라서 동 연구는 나노 금속 압축을 통해 고강도 금속을 획득하는 일반적인 방법을 제공했다. 기존의 연구에 의하면 나노 결정립을 일정한 크기로 미세화시킬 경우 결정립은 연화된다. 하지만 이번 연구를 거쳐 압축을 통해 나노 결정립계의 소성변형을 효과적으로 억제시키고 따라서 연화를 억제시킬 수 있기에 고강도 나노 금속 재료를 획득할 수 있다는 결론을 얻었다. 천빈 연구팀은 나노 재료의 고압 조건에서 변형 연구에 진력해 왔으며 최초로 3nm 금속 니켈에서도 전위활주에 의한 변형 메커니즘을 실험적으로 관측함과 아울러 고압 미세영역 라우에 X선 회절법으로 최초로 나노 금속 입자 회전폭의 임계 치수를 관측했다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/2/436191.shtm |
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