桑迪亚国家实验室（SNL）材料科学团队近日设计出一种铂金合金（platinum-gold alloy），被认为是世界上最耐磨的金属。这种金属究竟有多耐磨呢？根据团队估计，如果你的车胎是以这种金属制成，在胎面受损到必须更换以前，你可以沿着赤道甩尾（不是驾驶，是甩尾）绕行地球 500 圈。
根据团队估计，这种铂金合金强度约比高强度钢高上 100 倍，这也让它成为第一种能跻身于钻石、蓝宝石之列、与大自然中最耐磨材料相比拟的合金。
虽然金属被认为是坚硬的，但当它们反复与其他金属摩擦时（像是引擎）也会磨损、变形并腐蚀，尽管在电子设备中可以透过一些贵金属涂层来进行保护，但这些涂层材料不仅很贵，在日复一日的相互挤压和滑动下，涂层也会逐渐不起作用。
当然，SNL 的铂金合金涂层也会在摩擦过程中磨损，只是磨损的速度则远慢于我们的想像；如果用这种合金制成金属轮胎，1 英里（约 1.6 公里）的甩尾驾驶大约也只有一层原子会被消耗。
论文作者、材料科学家 Nic Argibay 认为，这种超耐用涂层材料将可以为电子产业每年省下超过 1 亿美元的材料费用，从航空航天系统、风力发电机到用于手机和雷达系统的微电子，各种尺寸、跨行业的电子产品都有望能更具成本效益、持久和可靠度。
未参于研究的 SNL 工程师 Chris Nordquist 指出，这些耐磨材料可能为我们探索的一系列设备提供可靠性优势，“整合和改进的机会取决于设备，但这种材料提供了另一种工具，来解决现在金属微电子元件在可靠度上的限制。”
事实上，90% 铂金和 10% 黄金的金属组合并不新鲜，但团队使用的工程技术与概念是全新的。过去传统观点认为，金属承受摩擦的能力取决于它的硬度，但 SNL 团队提出了一种新理论，金属的磨损不是看硬度，而是与如何对热反应有关，为此他们精心挑选金属、比例和制造工艺，希望借此证明他们的理论。
论文第一作者 John Curry 指出，许多传统合金在开发上透过减小晶粒尺寸来增加材料的强度，但即使如此，在极端的压力和温度条件下，许多合金仍然会变得粗糙或变软，特别是在金属疲劳时。“我们的铂金合金在机械和热稳定性上都非常出色，在滑动过程中长时间的循环应力作用下，也没有看到对微观结构产生太多的改变。”
合金的外观就像普通的铂金一样呈现银白色，重量则比纯金略重一些。在制作上并不比其他铂金合金更难，但在抗热和耐磨性方面要好得多。
许多科学领域的团队都会计算工具来消除研究和开发中的大量猜测，而团队采取的方式也是相同的。透过对单个原子如何影响材料整体属性模拟，团队得以深入研究基本的原子机制和微观结构，并将所有这些事情联系在一起，进而设计出能够提供良好性能的合金。
值得一提的是，团队在某天的实验中还有了意外的惊喜发现。在测量合金的磨损情况时，团队无预期的发现有黑色薄膜在顶部形成，而那是类钻碳膜（DLC），世界上最好的人造涂层材料之一，它能像石墨一样光滑，像钻石一样坚硬。
类钻碳膜需要特殊的条件才能制造，价格也非常昂贵，但合金却能在过程中自发性的合成出来。团队认为，这是因为合金具有的稳定性和固有的耐磨性，允许来自环境的含碳分子在滑动过程中粘附和降解，最终类钻碳膜就此产生。
这种现象进一步提高 SNL 铂金合金令人印象深刻的表现，未来甚至还可以成为更简单、更具成本效益的方法来大量生产优质润滑膜。铂金合金的研究内容已经在《先进材料》（Advanced Materials）期刊上刊登，而自合成类钻碳膜的内容则可在《Carbon》期刊中找到。
- Most wear-resistant metal alloy in the world engineered at Sandia National Laboratories
（首图来源：Sandia Labs）
