p Em um novo relatório sobre Avanços da Ciência , Fenghui Duan e uma equipe de pesquisa na China detalhou o fortalecimento contínuo em materiais de níquel puro nanotwinned. O material registrou uma resistência sem precedentes de 4,0 GPa em espessura dupla extremamente fina, 12 vezes mais forte do que o níquel convencional de grão grosso. As teorias sugerem diversos mecanismos de amolecimento de metais nanogravados. O fortalecimento contínuo pode ocorrer em metais nanotwinned com espessura dupla extremamente fina para obter resistência ultra-alta. É um desafio verificar experimentalmente esta hipótese enquanto se regula a síntese de metais nanotwinned com uma espessura abaixo de 10 nm. Nesse trabalho, a equipe desenvolveu níquel nanotivado de granulação colunar com espessura dupla variando de 2,9 a 81 nm, usando eletrodeposição de corrente contínua para mostrar o processo de fortalecimento contínuo. Duan et al. usaram microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para revelar os atributos de fortalecimento e creditaram os resultados à arquitetura bem espaçada do material. p Microestrutura do níquel nanotivado desenvolvido

p Os espécimes a granel de níquel mantiveram uma pureza elevada e continham uma alta densidade de lamelas gêmeas em nanoescala incorporadas com grãos colunares em nanoescala sintetizados usando eletrodeposição de corrente contínua em um banho de citrato. A equipe regulou o conteúdo de íons de níquel e citrato no eletrólito para refinar a espessura média do gêmeo. O material apresentou uma distribuição estreita variando de 0,5 a 15 mm. Os pesquisadores usaram micrografias ampliadas para observar detalhes dos materiais e usando padrões de difração de raios-X, eles notaram uma textura cristalográfica fora do plano, consistente com os resultados da microscopia eletrônica de transmissão.

p Mecanismos de desenvolvimento e fortalecimento de materiais.

p Os cientistas então usaram a eletrodeposição como um processo de não equilíbrio para a formação generalizada de níquel puro. Os metais nanotivados com relaxamento de tensão eram energeticamente mais estáveis ​​do que os depósitos altamente estressados. A menor razão de concentração de citrato e íon níquel resultou em maior tensão de tração interna. A equipe também adicionou hidrogênio para promover a nucleação dupla. Para entender as propriedades mecânicas do material, eles conduziram testes de compressão uniaxial em micropilares com um diâmetro de escala de 1,3 mícron. As curvas tensão-deformação indicaram que o material com uma espessura dupla menor é mais forte, mostrando que o comportamento de reforço ainda é funcional, mesmo com uma espessura dupla refinada.

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p A evolução da microestrutura e mecanismos de reforço.

p Para entender os mecanismos responsáveis ​​pelo fortalecimento contínuo, Duan et al. caracterizou a microestrutura do material. Para conseguir isso, eles usaram uma deformação plástica de três por cento na região do material e observaram a densidade consistentemente alta dos nanotwins, apesar da deformação, semelhante à sua estrutura antes de induzir a deformação plástica. Isso indicou uma alta estabilidade de nanotwins no material, uma característica que surgiu da atividade suprimida de deslocamentos parciais de gêmeos. A alta energia de empilhamento do material, portanto, desempenhou um papel importante para dificultar o processo de destwinning do material. Duan et al. estudou ainda mais as interações usando microscopia eletrônica de transmissão e confirmou os mecanismos de fortalecimento do material de níquel nanotwinned, bem como os nanotwins secundários inerentes ao material, que forneceu força adicional.

p Perspectiva em química de materiais

p Desta maneira, Fenghui Duan e colegas mostraram como nanotwins secundários ou nanotwins hierárquicos podem ser formados em metais ou ligas. Os pesquisadores já haviam desenvolvido a nucleação e o crescimento de gêmeos secundários e calculado a tensão crítica de escoamento para a nucleação de gêmeos no espécime. Com base no modelo, eles descobriram a existência de uma transição no mecanismo de fortalecimento do níquel nanotivado em uma espessura dupla extremamente fina. A equipe mostrou como o níquel nanotivado é obtido por meio da eletrodeposição de corrente contínua com sua espessura dupla extremamente fina, exibiu uma resistência maior do que as do níquel puro, derivado de fortalecer continuamente a espessura do gêmeo. p © 2021 Science X Network