研究人员发现了一种可以为金属提供保护的固体金属氧化物涂层，当金属氧化物涂层足够薄时会像液体一样变形，填充金属间任何裂缝和间隙。
这种超薄的金属氧化物涂层能防止微小分子的泄露，其中微小分子能穿透大多数材料。这一特殊的特性可用于为燃料电池汽车供电氢气的存贮，核电厂核心内形成的放射性氚（一种重氢形式）的保护。
除金以外大多数金属在暴露于空气和水中都会发生氧化。这种反应表现为铁上产生锈，银失去光泽，在铜或黄铜上产生铜锈。随着时间的推移氧化会削弱金属并导致断裂或结构失效。目前三种已知元素可以产生特殊的金属氧化物。其覆盖在表面的氧化物为基体提供防止任何氧化形式的保护屏障。这三种氧化物分别是：氧化铝、氧化铬和二氧化硅。
这项新发现的论文主要作者是麻省理工学院的核工程与科学教授Ju Li。这篇发表在journal Nano Letters期刊上的论文试图解释为什么氧化铝和二氧化硅是特殊的氧化物，能够提供优异的耐腐蚀性。
该研究小组由麻省理工学院毕业的学生Yang Yang领导。通过使用高度专业化的仪器详细观察涂有这些“特殊”氧化物的金属表面，来了解当暴露于氧气环境并处于压力下时会发生什么反应。虽然大多数透射电子显微镜（TEM）要求样品在高真空下进行研究，该团队使用了一种名为环境TEM（E-TEM）的改进电镜，该电镜允许在目标气体或液体下研究样品的相貌。该设备可用于研究应力腐蚀开裂的失效过程。
金属处在反应堆容器内受压并受到过热蒸汽环境产生的压力。如果不受保护，可能会迅速腐蚀。即使具有坚固的保护层，也会形成裂缝，使氧气渗透到裸露的金属表面，然后可以渗入晶粒的边界晶间，晶间腐蚀的产生导致腐蚀进一步的加剧，从而穿透更深并导致结构失败。 Yang表示我们需要一种类似液体并抗裂的氧化物涂层。
研究人员发现金属的固体氧化物保护涂层，当涂层足够薄时，会像液体一样变形，在变形时填充任何裂缝和间隙。来源：Christine Daniloff / MIT
事实证明，如果将氧化物涂层制成足够薄的层，即约2至3纳米（十亿分之一米）的厚度。即使在室温下传统涂层材料脆性的氧化铝也可以具有液体流动性。
Yang说：“在传统认知中金属氧化物会变脆，并且容易破裂。没有人证明过为什么会发生这种现象，因为在现实条件下观察材料的行为非常困难。这就是Brookhaven国家实验室专门设置E-TEM设备的原因，世界上只有10个这样的设备之一。在这之前从来没有人观察到金属氧化物在室温下如何变形。
Li说：“这是我们第一次以接近原子分辨率观察到这一点。这种方法表明，当被制成非常薄时，在应力下通常如此脆的氧化铝层几乎与同等厚度的铝的变形性能相似。当铝氧化物被涂覆到大块铝表面时，液态流体对铝基体形成覆盖并提供保护。
研究人员在电子透射电镜中证明，含有氧化物涂层的铝可以被拉伸至其长度的两倍以上，而不会引起任何裂缝产生。研究人员表示在拉伸应变下氧化物“形成非常均匀的保形层，保护表面，没有晶界或裂缝。从技术上讲，这种材料是一种特殊的玻璃，但它像液体一样移动，只要足够薄就可以完全覆盖表面。
金属氧化物具有延展性完全打破了人们的传统认知。金属氧化物居然可以被拉成细丝。氧化铝是组成蓝宝石的材料形式，其大块结晶形式使其成为非常坚固易碎的材料。
Li表示自修复涂层存在许多潜在的应用。光滑，连续的表面防止任何形式渗透到材料的裂缝或晶界，从何提供较好的防护。
原文来自phys
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