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金属铝为什么不怕氧化?MIT研究人员揭晓了答案

尽管金属的硬度很高,但只要有足够的时间,即便普通空气也可以对它造成损伤。如果与氧气反应,就会形成金属氧化物(比如铁锈),锈久了就会最终导致金属的破裂。 当然,不是所有金属都那么容易被氧化,比如氧化铝、氧化铬、二氧化硅,就可以保护金属免受进一步的腐蚀。 为了探究这三种金属氧化物的奇异特性,麻省理工团队决定深入研究一番。

氧化铝涂层极薄,且能够像液体一样流动。

在有压力的情况下(比如反应堆里面),腐蚀会发生得特别快。而研究人员测试了当暴露于空气、并置于机械应力之下时,这些特殊氧化物的涂层如何保护内部金属。

为了看得仔细一些,MIT 团队甚至动用了分辨率达到原子级别的环境传输电子显微镜(E-TEM)。结果表明,氧化铝的性能极其优异

遮盖空隙、隔绝空气,从而防止金属被进一步地氧化(via:Nano Letters)

即便作为一种固体,氧化铝也可以像液体一样,在极短的时间内形成超薄的保护层(约 2 到 3 nm)。当铝被拉伸的时候,氧化层也会被拉长、保持金属外层的全覆盖,从而防止氧气的进入。

MIT 研究人员们在室温下证明了这种现象,铝被拉伸到了原先的两倍长,而没有发生开裂。通常氧化铝会变现得非常脆,但研究发现这种薄薄的氧化层,几乎和常规的铝一样能够变形。

通过填充空隙和隔绝表层空气,它可以防止金属铝被氧化。

值得一提的是,这种自我修复的保护层可以在高压力的情况下发挥作用,比如燃料电池或核电站的反应堆里。

由于它在小范围内活动,研究人员称其可能特别适合包含氢气等微小分子,因为它可以穿过大多数其它材料。

随着时间推移,氧化铝保护层会变形伸长,从而实现对金属铝的保护。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《纳米快报》( Nano Letter )上,原标题为:《Liquid-Like, Self-Healing Aluminum Oxide during Deformation at Room Temperature》

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