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金屬鋁為什么不怕氧化?MIT研究人員剛剛揭曉了答案

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發表時間:2018-11-15 10:55

盡管金屬的硬度很高,但只要有足夠的時間,即便普通空氣也可以對它造成損傷。如果與氧氣反應,就會形成金屬氧化物(比如鐵銹),銹久了就會最終導致金屬的破裂。當然,不是所有金屬都那么容易被氧化,比如氧化鋁、氧化鉻、二氧化硅,就可以保護金屬免受進一步的腐蝕。為了探究這三種金屬氧化物的奇異特性,麻省理工團隊決定深入研究一番。

金屬鋁為什么不怕氧化?MIT研究人員剛剛揭曉了答案

氧化鋁涂層極薄,且能夠像液體一樣流動。

在有壓力的情況下(比如反應堆里面),腐蝕會發生得特別快。而研究人員測試了當暴露于空氣、并置于機械應力之下時,這些特殊氧化物的涂層如何保護內部金屬。

為了看得仔細一些,MIT 團隊甚至動用了分辨率達到原子級別的環境傳輸電子顯微鏡(E-TEM)。結果表明,氧化鋁的性能極其優異。

金屬鋁為什么不怕氧化?MIT研究人員剛剛揭曉了答案

遮蓋空隙、隔絕空氣,從而防止金屬被進一步地氧化(via:Nano Letters)

即便作為一種固體,氧化鋁也可以像液體一樣,在極短的時間內形成超薄的保護層(約 2 到 3 nm)。當鋁被拉伸的時候,氧化層也會被拉長、保持金屬外層的全覆蓋,從而防止氧氣的進入。

MIT 研究人員們在室溫下證明了這種現象,鋁被拉伸到了原先的兩倍長,而沒有發生開裂。通常氧化鋁會變現得非常脆,但研究發現這種薄薄的氧化層,幾乎和常規的鋁一樣能夠變形。

金屬鋁為什么不怕氧化?MIT研究人員剛剛揭曉了答案

通過填充空隙和隔絕表層空氣,它可以防止金屬鋁被氧化。

值得一提的是,這種自我修復的保護層可以在高壓力的情況下發揮作用,比如燃料電池或核電站的反應堆里。

由于它在小范圍內活動,研究人員稱其可能特別適合包含氫氣等微小分子,因為它可以穿過大多數其它材料。

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隨著時間推移,氧化鋁保護層會變形伸長,從而實現對金屬鋁的保護。


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