Organiske molekyler på en metaloverflade... en maskinmesters bedste ven

Hvordan kan du forbedre skæringen af ​​"gummy" metaller? Purdue University innovatører er kommet med et svar - og deres resultater kan hjælpe med at fremstille produkter og reducere komponentfejl.

Forskerne har tidligere vist, at anvendelsen af ​​en permanent markør eller Sharpie, lim eller klæbende film gjorde det lettere at skære metaller som aluminium, rustfrit stål, nikkel, kobber og tantal til industrielle anvendelser. Markering af metaloverfladen, der skal bearbejdes med blæk eller et klæbemiddel, reducerede dramatisk skærekraften, efterlader et rent snit på få sekunder. Nu, de har opdaget, hvordan disse film producerer effekten.

"Vi har fundet ud af, at du kun behøver, at den organiske film fra markørerne eller limen er et molekyle tyk, for at det kan virke, " sagde Srinivasan Chandrasekar, Purdue professor i industriteknik. "Denne ultratynde film hjælper med at opnå glattere, renere og hurtigere snit end nuværende bearbejdningsprocesser. Det reducerer også skærekræfterne og energien, og forbedrer resultaterne for fremstilling på tværs af industrier såsom biomedicinsk, energi, forsvar og rumfart."

Forskningen er publiceret i Videnskabens fremskridt . Studiet involverer et samarbejde mellem forskere ved Purdue, Osaka University (Japan) og Indian Institute of Science (Indien).

Hvis der kan foretages en væsentlig forbedring af bearbejdeligheden af ​​gummiagtige metaller eller legeringer - det er, hvor godt de skærer, bore eller slibe – så er der potentiale til at sænke omkostningerne på produkter, forbedre deres ydeevne eller muliggøre nye og forbedrede produktdesigns.

Forskerne fandt, ved hjælp af organiske monolagsfilm skabt ved molekylær selvsamling, at molekylekædelængden og dens adsorption til metaloverfladen er nøglen til at realisere disse forbedringer. Ved at bruge de "rigtige" organiske molekyler, metallet er lokalt skørt, hvilket resulterer i forbedret bearbejdning.

"Vi lærer også gennem vores opdagelse mere om, hvordan miljøfaktorer påvirker svigt af metaller, " sagde Anirudh Udupa, en hovedforfatter på undersøgelsen og en forsker ved Purdues School of Industrial Engineering. "Når vi dechifrerer, hvordan de organiske molekylære film forbedrer bearbejdeligheden af ​​disse metaller, jo bedre er vores forståelse af almindelige miljøassisterede fejl i metaller, såsom spændingskorrosionsrevner, brintskørhed og flydende metalskørhed."

Purdue-innovatorerne arbejdede sammen med Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization for at patentere denne teknologi.