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可以自發(fā)改變顏色的金屬材料

2021-07-07

顏色是商品外觀(guān)設(shè)計(jì)的重要屬性。彩色的電子產(chǎn)品金屬外殼不僅滿(mǎn)足了人們的審美需求,也增加了商品的附加價(jià)值。電化學(xué)沉積是目前廣泛應(yīng)用的金屬合金表面著色技術(shù),其顏色來(lái)自于由表面氧化層厚度所決定的可見(jiàn)光干涉。因?yàn)樵撗趸瘜拥暮穸仍诋a(chǎn)品的使用過(guò)程中不會(huì)改變,所以這項(xiàng)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品顏色在使用過(guò)程中是固定的。

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最近,中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心極端條件物理實(shí)驗(yàn)室的博士研究生王朋飛,在導(dǎo)師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員的共同指導(dǎo)下,與來(lái)自中科院物理研究所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、錢(qián)學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和楊伊萬(wàn)格利斯達(dá)浦金野大學(xué)的科研人員合作,發(fā)現(xiàn)了一種可以在自然條件下自發(fā)改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復(fù)重現(xiàn)顏色,且在紫外光下具有熒光效果。

這種金屬材料的可以自發(fā)改變顏色特性來(lái)自于該合金在室溫條件下持續(xù)且不中斷的自發(fā)氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學(xué)活性所以在室溫下有高的氧化速率,由于非晶結(jié)構(gòu)中均勻的缺陷分布,所以,避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來(lái)的銹斑,使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過(guò)在鈰基非晶合金中摻雜釔,可以加快該金屬材料在自然條件下的變色,實(shí)現(xiàn)了對(duì)其變色速率的調(diào)節(jié)。圖一展示了不同含量的釔摻雜對(duì)材料顏色的影響和熒光效應(yīng)。

物理所汪衛(wèi)華院士領(lǐng)導(dǎo)的非晶合金團(tuán)隊(duì)在稀土基非晶合金的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究上具有近20年的豐富經(jīng)驗(yàn)。主要成果曾多次發(fā)表在Phys. Rev. Lett.、Nat. Communs.等國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊上,相關(guān)工作曾入選中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展??梢宰园l(fā)改變顏色的金屬材料的發(fā)現(xiàn)為稀土基非晶合金在功能材料的應(yīng)用上添磚加瓦。該研究成果不僅說(shuō)明了稀土基非晶合金在外觀(guān)應(yīng)用上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),也發(fā)現(xiàn)非晶合金可以作為某些功能材料的前驅(qū)體,無(wú)論是在應(yīng)用還是在基礎(chǔ)研究上都有巨大潛力。

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