美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SNL）剛剛宣布，他們已經(jīng)研制出了迄今為止最耐磨的鉑金合金，耐久度是高強(qiáng)度鋼材的 100 倍，與大自然中的鉆石、藍(lán)寶石等材料處于同一級(jí)別。最近發(fā)表于《先進(jìn)材料》期刊上的文章，介紹了研究團(tuán)隊(duì)的這一發(fā)現(xiàn)。論文合著者、材料科學(xué)家 Nic Argibay 稱：“這表明，我們可以對(duì)某些合金進(jìn)行根本上的轉(zhuǎn)變，讓它在廣泛的層面上實(shí)現(xiàn)金屬性能的巨大提升”。

        雖然金屬通常被認(rèn)為很強(qiáng)硬，但當(dāng)它們與其它金屬反復(fù)摩擦（比如發(fā)動(dòng)機(jī)），就會(huì)出現(xiàn)磨損、變形和腐蝕，除非考慮在機(jī)械潤(rùn)滑油中混入保護(hù)性質(zhì)的添加劑。

        在電子學(xué)中，電子遷移會(huì)對(duì)金屬觸點(diǎn)（通常為黃金或其它貴金屬）的外層造成影響。

        長(zhǎng)期‘疲勞’之下（年復(fù)一年、日復(fù)一日的擠壓和滑動(dòng)），連接點(diǎn)越小、初始材料越少，其承受的磨損就越嚴(yán)重。

        有意思的是，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室新研制的鉑金涂層，可以在假想的輪胎上運(yùn)行 1 英里，但只損失一個(gè)原子層的厚度。Argibay 表示：

        超耐用涂料每年可為電子行業(yè)節(jié)省超過(guò) 1 億美元的材料費(fèi) —— 在持久可靠的前提下，還能讓各種尺寸、跨行業(yè)的電子產(chǎn)品更具成本效效益。

        從航空系統(tǒng)、到風(fēng)力渦輪機(jī)；從手機(jī)微電子，到雷達(dá)系統(tǒng)。

        未參與這項(xiàng)研究的桑迪亞工程師 Chris Nordquist 表示：這些耐磨材料的探索，為一系列設(shè)備提供了可靠性優(yōu)勢(shì)。

        整合和改進(jìn)的機(jī)會(huì)，取決于具體的器件。但這種材料將為解決金屬微電子元件當(dāng)前的可靠性限制，提供了另一種工具。

        論文一作、桑迪亞博士后 John Curry 指出：許多傳統(tǒng)合金的開(kāi)發(fā)，是通過(guò)減小顆粒尺寸來(lái)增加材料強(qiáng)度的。

        即便如此，在極端的壓力和溫度下，許多合金仍會(huì)變粗或變軟，特別在金屬疲勞時(shí)。

        而用我們的鉑金合金，其機(jī)械和熱穩(wěn)定性能都相當(dāng)出色。在滑動(dòng)期間，我們沒(méi)有看到微觀結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)周期的應(yīng)力下發(fā)生太大變化。

        這種新型合金的外觀質(zhì)感，和普通的鉑金差不多。其呈現(xiàn)銀白色，較純金略重。最重要的是，它不比其它鉑金合金更硬，但在抗熱和耐磨性方面要好得多。

        研究期間，團(tuán)隊(duì)借助了一套基于計(jì)算工具的現(xiàn)代方法。Argibay 和 Chandross 的理論，產(chǎn)生于模擬計(jì)算‘單個(gè)原子如何影響材料’的大規(guī)模特性的模擬。

        這種聯(lián)系，在單獨(dú)的觀察中小得可憐。好消息是，許多領(lǐng)域的科學(xué)研究人員，都在使用計(jì)算工具來(lái)消除研究和開(kāi)發(fā)中的大量猜測(cè)。

        Chandross 表示：“我們正在深入研究基本的原子機(jī)制和微觀結(jié)構(gòu)，并將所有這些事情聯(lián)系到一起，以了解為什么可以獲取更好的性能、或?yàn)槭裁磿?huì)遇到性能不良，然后設(shè)計(jì)出性能更加良好的合金”。

        在 Carbon 發(fā)表的另一篇論文中，桑迪亞團(tuán)隊(duì)描述了又一起非凡事故的結(jié)果。

        某一天，他們?cè)跍y(cè)量鉑金的磨損情況時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)其頂部形成了黑色的薄膜。

        此時(shí)他們意識(shí)到，類似鉆石的碳、或許是世界上最好的人造涂料之一。它像石墨一樣光滑，又像鉆石一樣堅(jiān)硬。

        類金剛石碳，通常需要特殊的條件來(lái)制造。但在本次合金研究中，它已被自然地合成。Curry 表示：

        我們相信材料的穩(wěn)定性和耐用性，來(lái)自于滑動(dòng)過(guò)程中，從環(huán)境里粘附和降解的含碳分子，其最終形成了類金剛石碳。

        在工業(yè)上，還有其它方法能夠做到這一點(diǎn)。但他們通常需要含有碳物質(zhì)的高溫等離子體真空室，成本顯然非常高昂。

        據(jù)悉，這一現(xiàn)象不僅能夠用于提高金屬已經(jīng)令人印象深刻的性能，還可催生更簡(jiǎn)單、更具成本效益的方法，來(lái)批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑劑。