Le nickel est un métal largement utilisé dans l'industrie manufacturière pour les processus de matériaux industriels et avancés. Maintenant, Les innovateurs de l'Université Purdue ont créé une technique hybride pour fabriquer une nouvelle forme de nickel qui pourrait aider à la production future de dispositifs médicaux vitaux, appareils et véhicules de haute technologie avec une forte protection anticorrosion.

La technique de Purdue implique un processus où l'électrodéposition à haut rendement est appliquée sur certains substrats conducteurs. Les travaux de l'équipe Purdue sont publiés dans l'édition de décembre de Nanoéchelle .

L'un des plus grands défis pour les fabricants de nickel est de gérer les endroits dans les métaux où les grains cristallins se croisent, que l'on appelle les zones frontières. Ces joints de grains conventionnels peuvent renforcer les métaux pour une demande de résistance élevée.

Cependant, ils agissent souvent comme des concentrateurs de contraintes et sont des sites vulnérables à la diffusion d'électrons et à l'attaque par corrosion. Par conséquent, les limites conventionnelles diminuent souvent la ductilité, résistance à la corrosion et conductivité électrique.

Un autre type spécifique de frontière, beaucoup moins fréquent dans les métaux tels que le nickel en raison de son énergie de défaut d'empilement élevée, est appelée une frontière jumelle. Le nickel unique sous forme de monocristal contient une structure jumelle ultrafine à haute densité mais peu de joints de grains conventionnels.

Ce nickel particulier a été démontré par les chercheurs de Purdue pour favoriser la force, ductilité et améliore la résistance à la corrosion. Ces propriétés sont importantes pour les fabricants de plusieurs secteurs, notamment l'automobile, gaz, l'huile et les dispositifs micro-électromécaniques.

"Nous avons développé une technique hybride pour créer des revêtements de nickel avec des frontières jumelles qui sont solides et résistants à la corrosion, " dit Xinghang Zhang, professeur d'ingénierie des matériaux au Collège d'ingénierie de Purdue. "Nous voulons que notre travail inspire les autres à inventer de nouveaux matériaux avec des esprits frais."

La solution des chercheurs de Purdue consiste à utiliser un substrat monocristallin comme modèle de croissance en conjonction avec une recette électrochimique conçue pour favoriser la formation de joints jumeaux et inhiber la formation de joints de grains conventionnels. Les frontières jumelées à haute densité contribuent à une résistance mécanique élevée dépassant 2 GPa, une faible densité de courant de corrosion de 6,91 × 10 ^-8 Un cm ^-2 , et une résistance de polarisation élevée de 516 kΩ.

« Notre technologie permet la fabrication de revêtements de nickel nanojumelés avec des joints jumelés à haute densité et peu de joints de grains conventionnels, ce qui conduit à de superbes mécaniques, propriétés électriques et haute résistance à la corrosion, suggérant une bonne durabilité pour les applications dans des environnements extrêmes, " dit Qiang Li, chercheur en génie des matériaux et membre de l'équipe de recherche. "Le modèle et les recettes électrochimiques spécifiques suggèrent de nouvelles voies pour l'ingénierie des frontières et la technique hybride peut être potentiellement adoptée pour les productions industrielles à grande échelle."

Les applications potentielles de cette technologie Purdue incluent les industries des semi-conducteurs et de l'automobile, qui nécessitent des matériaux métalliques avec des propriétés électriques et mécaniques avancées pour la fabrication. Le nickel nanojumelé peut être appliqué en tant que revêtements résistant à la corrosion pour l'automobile, industries du gaz et du pétrole.

La nouvelle technique hybride au nickel peut être potentiellement intégrée à l'industrie des systèmes micro-électromécaniques après des conceptions techniques minutieuses. Les dispositifs médicaux MEMS sont utilisés dans les services de soins intensifs et autres zones hospitalières pour surveiller les patients.

Les capteurs de pression et autres composants fonctionnels à petite échelle des MEMS nécessitent l'utilisation de matériaux dotés d'une stabilité mécanique et structurelle et d'une fiabilité chimique supérieures.