ナノ多孔質金系複合材料: 引張延性の実現に向けて

Nanoporous-gold-based composites: toward tensile ductility

2015年6月12日 NPG Asia Materials 7, e6 (2015) doi:10.1038/am.2015.58


ナノ多孔質金系複合材料: 引張延性の実現に向けて

高い強度と優れた延性を示すナノ多孔質金とポリマーの複合材料が、ドイツの研究者たちによって開発された。ナノ多孔質金は、圧縮時に優れた変形能を示すが、巨視的な試料は、引っ張ったり曲げたりすると脆性破壊を起こす。今回、ハンブルク工科大学のK Wangたちは、こうしたナノ多孔質金の延性不良を克服する新しい手法を見いだしている。ナノ多孔質金にポリマーを含浸することによって、複合材料を作ったのである。彼らは、ナノ多孔質金に2種類のエポキシ樹脂とポリウレタンを真空含浸したセンチメートルサイズの試料を作製し、巨視的な引張試験と4点曲げ試験でその延性を実証した。この試料の塑性変形挙動は、単純な複合則関係と定量的に一致していた。今回の手法によって、巨視的な物体の形成に利用できる高強度延性材料に、金属ナノ構造体の高い強度を組み込むことが可能になる。

Ke Wang, Aaron Kobler, Christian Kübel, Hans Jelitto, Gerold Schneider and Jörg Weissmüller

Nanoporous gold: polymer composite realizes high tensile ductility
Composites of nanoporous gold and polymers that exhibit both high strength and good ductility have been developed by researchers in Germany. Although nanoporous gold shows excellent deformability in compression, macroscopic samples undergo brittle failure in tension and bending. Now, Ke Wang at Hamburg University of Technology and co-workers have hit upon a new strategy for overcoming the poor ductility of nanocomposite gold — forming a composite by impregnating it with a polymer. They fabricated centimeter-sized samples of nanoporous gold vacuum-impregnated with two epoxy resins and polyurethane and demonstrate their ductility in macroscopic tensile and four-point bending tests. The plastic deformation behaviour was quantitatively consistent with a simple rule-of-mixture relationship. This approach permits the high strength of metal nanostructures to be incorporated in strong, ductile materials that can be used to form macroscopic objects.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)