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用塑胶基质取代常见合金金属,瑞士科学家打造出重量极轻的 18k 金

2024-11-25 209


因美观与代表的价值,许多人都喜欢购买黄金饰品,然而黄金本身的重量经常会带来些许“甜蜜的负担”。好消息是,苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)研究人员已经打造出一种重量极轻的 18K 金,除了能让饰品在闪亮之于更加轻盈,在电子加工上也具有许多潜在用途。

早在 2015 年,由食品和软材料教授 Raffaele Mezzenga 带领的苏黎世团队便因为创造出“世界上最轻的黄金”而闻名,当时 Mezzenga 打造的黄金之轻,甚至可以漂浮在卡布奇诺的泡沫上。然而因为材料太不稳定无法加工,团队决定更进一步深入研究,打造一种可以在现行的多数应用中加工使用的轻质黄金。

在 Mezzenga 指导下,曾是博士后研究员的 Leonie van’t Hag 成功创造出一种新的黄金形式,在有着同样闪亮光泽外观之余,又比传统的 18k 金轻上 5-10 倍。

传统的 18k 金是由 75% 黄金和 25% 其他金属组成,以常见的 25% 铜来说,密度约为 15 g/cm³,相较之下,团队打造的新型黄金密度仅为 1.7 g/cm³,但从定义上来说,它仍然可以被称做 18k 金。

究竟这种神奇的轻盈感究竟是如何实现的?

从《高级功能材料》(Advanced Functional Materials)上刊载的研究来看,团队主要是使用蛋白质纤维和聚合物乳胶取代了金属元素作为基质,在其中嵌入金奈米晶体的薄片,透过制作过程创造无数用肉眼无法察觉的微小气孔,使材料转变为最终所需形状的同时保留 18k 的成分。

据 Mezzenga 的说法,这种新型黄金具有塑胶的材料性质,如果其中一部分掉在坚硬的表面上,声音听起来就像一块塑胶。但从外观来看,它就像黄金一样闪烁,可以抛光并加工成所需的形状。

研究人员甚至可以通过改变金的成分来调整材料硬度,或使用其他塑胶(例如聚丙烯 PP)来代替基质中的乳胶。由于聚丙烯在一些温度下会液化,用它制成的塑胶黄金将可以模仿黄金的熔化过程,需要的温度却低得多。

除此之外,透过控制金奈米粒子的形状也可以改变材料的颜色;片状的奈米粒子可以产生典型的黄金光泽,球形粒子则能使材料具有紫罗兰色(violet)。

团队认为,新型塑胶黄金除了在制造手表、珠宝上具有十足潜力,同样也适用于化学催化、电子应用或屏蔽辐射用途,研究人员已经为其在处理和材料上申请了专利。

“整体来看可以这么说:新方法让我们能根据需要的特性,打造出几乎任何种类的黄金。”

  • An 18-carat gold nugget made of plastic

(首图来源:ETH Zurich / Peter Rüegg)

2020-01-17 22:03:00

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