Metalli super duri grazie a nanoparticelle

I ricercatori hanno trovato il modo per produrre metalli super duri, frantumando minuscole nanoparticelle di metallo che migliorano le proprietà meccaniche.

Metalli super duri grazie a nanoparticelle

Gli esperti di metallurgia sorrideranno alla domanda di come rendere più duro un pezzo di metallo. Infatti, dalla notte dei tempi, l’uomo ha imparato che piegando, torcendo o battendolo con un martello il metallo si indurisce.

La spiegazione scientifica è che rompendo la struttura del grano del metallo (i domini cristallini microscopici) si ottengono grani più piccoli che rendono i metalli più duri.

Fino a 4 volte più duri dei metalli naturali

Adesso, un gruppo di ricercatori della Brown University (Stati Uniti) ha trovato un modo per personalizzare le strutture dei grani metallici dal basso verso l’alto. Si tratta di un metodo per frantumare i singoli nanocluster di metallo che formano pezzi solidi su macro scala. I test meccanici sui metalli prodotti con questa tecnica hanno dimostrato che sono fino a 4 volte più duri delle strutture metalliche presenti in natura.

La ricerca, pubblicata sulla rivista Chem, ha portato alla realizzazione di mattoncini in scala centimetrica, utilizzando nanoparticelle di oro, argento, palladio e altri metalli. Pezzi di queste dimensioni potrebbero servire per realizzare materiali di rivestimento ad alte prestazioni, elettrodi o generatori termoelettrici (dispositivi che convertono i flussi di calore in elettricità).

Il segreto è nel trattamento chimico

Il segreto di questo nuovo processo è il trattamento chimico che subiscono i mattoncini delle nanoparticelle. Le nanoparticelle di metallo sono tipicamente ricoperte da molecole organiche chiamate ligandi, che impediscono la formazione di legami metallo-metallo tra le particelle. Il team di ricercatori ha trovato un modo per eliminare chimicamente questi ligandi, consentendo alle nanoparticelle di fondersi insieme con un po’ di pressione.

I mattoncini metallici realizzati con questa tecnica sono sostanzialmente più duri del metallo standard. I mattoncini d’oro, ad esempio, sono da 2 a 4 volte più duri del normale metallo giallo.

In teoria, la tecnica potrebbe essere utilizzata per realizzare qualsiasi tipo di metallo. Gli scienziati americani hanno infatti creato una forma di metallo nota come vetro metallico. I vetri metallici sono amorfi, nel senso che mancano della struttura cristallina che si ripete regolarmente dei metalli normali. Ciò dà origine a proprietà notevoli. I vetri metallici sono più facilmente modellabili rispetto ai metalli tradizionali, possono essere molto più forti e più resistenti oltre a mostrare superconduttività a basse temperature.

Adesso si pensa che questa nuova tecnica possa essere utilizzata per prodotti commerciali, sia nel settore industriale che in quello della ricerca scientifica.

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