约翰·霍普金斯大学开发出或能替代硅的超强合金材料
2017-07-11 22:56:45 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，约翰·霍普金斯大学（John Hopkins University）开发出一种镍合金，具有高导电性和高温耐受性，或将成为硅材料传感器的替代材料。
据麦姆斯咨询报道，约翰•霍普金斯大学（John Hopkins University）开发出一种镍合金，具有高导电性和高温耐受性，或将成为硅材料传感器的替代材料。
工业物联网将科技推向了前所未有的新高度，不过，目前的微型传感器技术还有一些局限性。随着越来越多的器件实现互联，研究人员开始寻求新的选择。
绝大部分传感器，都是由硅材料制造的。约翰•霍普金斯大学材料科学家兼机械工程师Kevin Hemker正在领导一支研究团队，开发一种新的传感器材料。
研究团队希望新的传感器材料能够帮助确保MEMS器件兼容最新的技术要求。
Hemker是约翰•霍普金斯大学怀廷工程学院（Whiting School of Engineering）机械工程系负责人，他解释称其研究团队正在尝试利用复杂材料来制造MEMS器件，使传感器能够抗破坏，具备更好的导热和导电性能。
MEMS器件趋向具有极小的几何尺寸，通常由硅材料制作成型。然而，硅材料易碎，且不利于温度变化，即使是最小的温差也会使其失去强度。随着MEMS器件变得越来越复杂，应用越来越多样化，该研究团队希望能够为MEMS器件开发出新的材料。
“这些应用需要开发具有更高强度、密度、电导和热导性能的先进材料以保持它们的形状，并在微观尺度上进行加工和成型，”研究人员在论文中称，“具备所有这些性质的MEMS材料目前还无法得到。”
研究人员经过研究采用了包含镍的金属组合物，镍金属常用于先进的结构材料中。考虑到尺寸稳定性要求，研究人员通过实验在其中添加了钼和钨来控制纯镍受热扩展的程度。
该团队在约翰•霍普金斯大学的实验室中开发了这款新材料，通过离子轰击靶材料使合金形成原子，再将其沉积在一表面或衬底上，制得一层可以剥离的平均厚度为29um的独立薄膜。
当进行拉伸实验时，这层独立合金薄膜展现出三倍于高强钢的抗张强度。虽然有几款材料也具有相似的强度，但是它们要么无法耐受高温，要么不能方便地加工成型MEMS元件。
“我们想着合金或许能帮助获得所需要的强度以及热稳定性，”Hemker说，“但是我们没有料到，这款新材料这么棒。”
他解释，这款材料卓越的强度主要源于其合金原子级排列的内部晶体结构。
Hemker称其结构使薄膜材料获得了各项性能指标的完美结合和平衡。
该薄膜能够耐受高温，并且同时具备温度和机械稳定性，使其理想的适用于工业物联网传感器应用。
该团队的下一步目标是研究如何加工这款薄膜材料获得MEMS元件，目前他们已经投入下一步开发中，研究这款薄膜的加工成型工艺。
该研究成果刊登于近期发表的《Science Advances》期刊。
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