有什麼材料,會隨著通電電流或電壓的大小變化而硬度變化?

時間 2021-06-02 23:32:22

1樓:

如果沒記錯,之前很多人研究碳奈米材料開發出來過一種膜材料,通電時硬化可變得像板一樣,斷電時就像布匹一樣摺疊。

具體得檢索一下。

2樓:宮非

2015-12-05

強度是零件抵抗失效的能力,用抗拉強度、屈服強度,抗彎強度、衝擊強度、斷裂強度等表示;而硬度是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力。一般對金屬材料來說,強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。通常,硬度與「位錯密度」緊密相關,也與材料的組成結構也就是增強相的種類和數量有關

石墨烯液晶致使複合材料產生巨電致伸縮效應。

至於在金屬材料中,為什麼晶粒越小,硬度越高?晶粒越大,硬度越低?晶粒大小和硬度的實質性聯絡是什麼?

這要用「位錯理論」來解釋。塑性變形是怎麼回事呢,本質上是金屬中的位錯運動導致的,(位錯是晶體中的一種一維缺陷)。而晶界(晶粒的邊界)會阻擋位錯的運動,晶粒越小,同樣大小的一塊材料中,晶界就越多,對位錯運動的阻礙就越大,材料形變的阻力就越大,巨集觀上就是「硬度」高

那非金屬材料有沒有類似的特性呢?由於非金屬材料多半是絕緣的,所以多半電流不會影響其晶格變化,自然排除在外。而導電高分子雖然可以導電,但就我實務上是沒有發現硬度有明顯變化的。

一般而言,電鍍時電流與「晶粒變化」有關。當固定電鍍電流密度,鍍層厚度愈厚時,因鍍層晶粒尺寸變大,鍍層楊氏係數、硬度呈現出變小的趨勢,而熱膨脹係數因鍍層晶粒尺寸變大,晶粒邊界數量變少,呈現出熱膨脹係數變大的趨勢。鍍層厚度愈薄時,楊氏係數、硬度變大及熱膨脹係數變小,但也只是侷限於表面金屬而已

也有讓被加工表面硬度提高的工藝,「電致伸縮,electrostriction」精整裝置產生穩定的高頻、微幅振動,以幾千g 的加速度推動刀頭,作用於金屬工件表面,對金屬工件進行微觀鍛打和微觀重塑,並使刀頭沿工件軸線方向研磨,一次加工即可大幅降低工件表面粗糙度值。經電致伸縮精整加工後,工件被加工部位的表面顯微硬度能提高 5%-30%,並預置了一定的壓應力,提高了工件的耐磨性、耐腐蝕性和疲勞效能

Ref.: ACS Nano, 2018, 12(2): 1688–1695. |DOI.: 10.1021/acsnano.7b08332.

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