用塑膠基質取代常見合金金屬,瑞士科學家打造出重量極輕的 18k 金

作者 | 發布日期 2020 年 01 月 17 日 19:47 | 分類 尖端科技 , 材料 Telegram share ! follow us in feedly


因美觀與代表的價值,許多人都喜歡購買黃金飾品,然而黃金本身的重量經常會帶來些許「甜蜜的負擔」。好消息是,蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)研究人員已經打造出一種重量極輕的 18K 金,除了能讓飾品在閃亮之於更加輕盈,在電子加工上也具有許多潛在用途。

早在 2015 年,由食品和軟材料教授 Raffaele Mezzenga 帶領的蘇黎世團隊便因為創造出「世界上最輕的黃金」而聞名,當時 Mezzenga 打造的黃金之輕,甚至可以漂浮在卡布奇諾的泡沫上。然而因為材料太不穩定無法加工,團隊決定更進一步深入研究,打造一種可以在現行的多數應用中加工使用的輕質黃金。

在 Mezzenga 指導下,曾是博士後研究員的 Leonie van’t Hag 成功創造出一種新的黃金形式,在有著同樣閃亮光澤外觀之餘,又比傳統的 18k 金輕上 5-10 倍。

傳統的 18k 金是由 75% 黃金和 25% 其他金屬組成,以常見的 25% 銅來說,密度約為 15 g/cm³,相較之下,團隊打造的新型黃金密度僅為 1.7 g/cm³,但從定義上來說,它仍然可以被稱做 18k 金。

究竟這種神奇的輕盈感究竟是如何實現的?

《高級功能材料》(Advanced Functional Materials)上刊載的研究來看,團隊主要是使用蛋白質纖維和聚合物乳膠取代了金屬元素作為基質,在其中嵌入金奈米晶體的薄片,透過製作過程創造無數用肉眼無法察覺的微小氣孔,使材料轉變為最終所需形狀的同時保留 18k 的成分。

據 Mezzenga 的說法,這種新型黃金具有塑膠的材料性質,如果其中一部分掉在堅硬的表面上,聲音聽起來就像一塊塑膠。但從外觀來看,它就像黃金一樣閃爍,可以拋光並加工成所需的形狀。

研究人員甚至可以通過改變金的成分來調整材料硬度,或使用其他塑膠(例如聚丙烯 PP)來代替基質中的乳膠。由於聚丙烯在一些溫度下會液化,用它製成的塑膠黃金將可以模仿黃金的熔化過程,需要的溫度卻低得多。

除此之外,透過控制金奈米粒子的形狀也可以改變材料的顏色;片狀的奈米粒子可以產生典型的黃金光澤,球形粒子則能使材料具有紫羅蘭色(violet)。

團隊認為,新型塑膠黃金除了在製造手錶、珠寶上具有十足潛力,同樣也適用於化學催化、電子應用或屏蔽輻射用途,研究人員已經為其在處理和材料上申請了專利。

「整體來看可以這麼說:新方法讓我們能根據需要的特性,打造出幾乎任何種類的黃金。」

(首圖來源:ETH Zurich / Peter Rüegg

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