黄金是世界上最具延展性的金属:能被捶打成100纳米的金箔

延展性是一种机械性能,在材料学中一般定义为材料在失效前在拉伸应力下能够承受塑性变形的最大程度。世界上延展性最好的金属就是黄金,那么黄金的延展性到底有多强呢?

在日常的生活中,我们都有一些生活常识,比如钢铁的是硬的,不锈钢的东西硬度很高,而黄金却是软的,这就是因为两者延展性的不同导致的。黄金因为延展性比较强,所以可以打造成金箔,而不锈钢就很难打造出很薄的薄片了。

事实上,一克的黄金就能够被捶打成1平方米的金箔,这个金箔的厚度只有100纳米,相当于头发直径的千分之一。

黄金可以打造成厚度只有100纳米的金箔
黄金可以打造成厚度只有100纳米的金箔

这种很薄的金箔会变成半透明,这个时候的金箔能够透过光线呈现出一种蓝绿色,这是因为黄金会强烈的反射黄色和红色。因为这种半透明的金箔也能够强烈的反射红外光,所以金箔可以用来制作耐热服装的遮阳板是宇航服的红外线(辐射热)屏蔽层。比如航天员宇航服头盔的面罩看起来是金色的,里面有一层黄金涂层,它有助于保护宇航服免受太阳热量和眩光的影响。

更夸张的是黄金能够被拉成极细的金属丝,以至于这个宽度是单个黄金原子的宽度,这种黄金纳米线通过位错和晶体孪晶的形成、重新定向和迁移而发生扭曲,而没有明显的硬化。1克黄金能够拉成将近2公里长的金属丝,直径只有100纳米。

宇航服头盔面罩会有一层半透明的黄金涂层
宇航服头盔面罩会有一层半透明的黄金涂层

那么为什么黄金会具有如此优异的延展性呢?这主要是两个方面,一方面是因为黄金是一种非常稳定的金属,不会和空气中的氧气发生反应,不会在表面生成氧化膜。

第二个原因就是黄金原子的晶格结构,黄金原子排列成一种立方晶格结构,这意味着黄金原子是一层一层的沉淀在一起的,这些层之间没有直接联系,所以当对黄金施加压力的时候,这些层之间可相互滑动,随着压力的增加,越来越多的黄金层线性排列,从而形成很薄的金箔。

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