增材制造的纳米架构金属的纳米度驱动的变形

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 纳米技术纳米技术
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 小金属的3D打印在独特的10-100nm维度范围内运行.
• 这种尺度挑战了对微观结构特征,缺陷和机械性能的传统理解.
• 纳米尺度的特征对材料的行为和性能有重大影响.

研究的目的:

• 引入一种新的金属纳米打印系统,用于制造3D纳米架构金属.
• 研究这些材料的纳米机械特性和尺寸效应.
• 为了将结构特征,特别是纳米孔隙性,与机械变形和性能相关联.

主要方法:

• 使用了双光子光刻和基于水凝输注的增材制造的组合.
• 制造的3D纳米架构 (Ni),临界尺寸约为100nm,表面粗度为~10nm.
• 在现场进行了机械实验和基于物理的多尺度有限元素模拟.

主要成果:

• 在纳米架构的Ni中实现了~100 MPa·g−1·cm3的优异特异强度,证明了"更小更强"的尺寸效应.
• 确定了缩的多孔性作为变形启动的主要来源.
• 量化纳米度分布,通过模拟准确预测尺寸依赖的机械特性.

结论:

• 开发的金属纳米打印系统能够精确制造复杂的纳米架构金属.
• 纳米性在控制这些材料的变形机制和机械性能方面发挥着至关重要的作用.
• 综合实验和计算方法是有效的评估纳米和微架构金属的先进应用.