Nikkel is een veelgebruikt metaal in de maakindustrie voor zowel industriële als geavanceerde materiaalprocessen. Nutsvoorzieningen, Vernieuwers van Purdue University hebben een hybride techniek ontwikkeld om een ​​nieuwe vorm van nikkel te fabriceren die de toekomstige productie van levensreddende medische hulpmiddelen kan helpen. hightech apparaten en voertuigen met een sterke corrosiebestendige bescherming.

De Purdue-techniek omvat een proces waarbij elektrolytische afzetting met hoog rendement wordt toegepast op bepaalde geleidende substraten. Het werk van het Purdue-team is gepubliceerd in de decembereditie van nanoschaal .

Een van de grootste uitdagingen voor fabrikanten met nikkel is het omgaan met de plaatsen in de metalen waar de kristallijne korrels elkaar kruisen, die bekend staan ​​als de grensgebieden. Deze conventionele korrelgrenzen kunnen metalen versterken voor een hoge sterkte-vraag.

Echter, ze fungeren vaak als spanningsconcentratoren en ze zijn kwetsbare plaatsen voor elektronenverstrooiing en corrosie. Als resultaat, conventionele grenzen verminderen vaak de ductiliteit, corrosieweerstand en elektrische geleidbaarheid.

Een ander specifiek type grens, veel minder vaak voor in metalen zoals nikkel vanwege de hoge stapelingsfoutenergie, wordt een tweelinggrens genoemd. Het unieke nikkel in een eenkristalachtige vorm bevat een ultrafijne dubbele structuur met een hoge dichtheid, maar weinig conventionele korrelgrenzen.

Van dit specifieke nikkel is aangetoond door de Purdue-onderzoekers dat het kracht bevordert, vervormbaarheid en verbetering van de corrosieweerstand. Die eigenschappen zijn belangrijk voor fabrikanten in verschillende sectoren, waaronder de automobielindustrie, gas, olie en micro-elektromechanische apparaten.

"We hebben een hybride techniek ontwikkeld om nikkelcoatings te maken met dubbele begrenzingen die sterk en corrosiebestendig zijn, " zei Xinghang Zhang, een professor in materiaalkunde aan Purdue's College of Engineering. "We willen dat ons werk anderen inspireert om nieuwe materialen uit te vinden met een frisse geest."

De oplossing van de onderzoekers van Purdue is om een ​​eenkristalsubstraat als groeisjabloon te gebruiken in combinatie met een ontworpen elektrochemisch recept om de vorming van tweelinggrenzen te bevorderen en de vorming van conventionele korrelgrenzen te remmen. De dubbele begrenzingen met hoge dichtheid dragen bij aan een hoge mechanische sterkte van meer dan 2 GPa, een lage corrosiestroomdichtheid van 6,91 × 10 ^-8 een cm ^-2 , en hoge polarisatieweerstand van 516 kΩ.

"Onze technologie maakt de productie mogelijk van nanotwinned nikkelcoatings met dubbele randen met hoge dichtheid en weinig conventionele korrelgrenzen, wat leidt tot uitstekende mechanische, elektrische eigenschappen en hoge corrosieve weerstand, suggereert een goede duurzaamheid voor toepassingen in extreme omgevingen, " zei Qiang Li, een research fellow in materiaalkunde en lid van het onderzoeksteam. "Sjablonen en specifieke elektrochemische recepten suggereren nieuwe paden voor grenstechniek en de hybride techniek kan mogelijk worden toegepast voor grootschalige industriële producties."

Mogelijke toepassingen voor deze Purdue-technologie zijn onder meer de halfgeleider- en auto-industrie, waarvoor metalen materialen met geavanceerde elektrische en mechanische eigenschappen nodig zijn voor productie. Het nanotwinned nikkel kan worden toegepast als corrosiebestendige coatings voor de auto, gas- en olie-industrie.

De nieuwe nikkelhybridetechniek kan mogelijk worden geïntegreerd in de micro-elektromechanische systeemindustrie na zorgvuldige technische ontwerpen. MEMS-medische apparaten worden gebruikt op intensive care-afdelingen en andere ziekenhuisgebieden om patiënten te bewaken.

De relevante druksensoren en andere functionele kleinschalige componenten in MEMS vereisen het gebruik van materialen met superieure mechanische en structurele stabiliteit en chemische betrouwbaarheid.