Världens starkaste silver trotsar sin teoretiska gräns

De mjuka ädelmetallerna har bättre elektrisk ledningsförmåga än hårdare metaller, men för vissa applikationer skulle det onekligen vara praktiskt med ett mer stryktåligt alternativ. Nu har University of Vermont tagit fram silver vars hårdhet trotsar den teoretiska gräns som tidigare har ansetts gälla för metallen.

Alla metaller innehåller defekter som riskerar att leda att materialet blir sprött eller mjukt. Detta kan motverkas genom att skapa legeringar. Men iblandningen av andra metaller försämrar den elektriska ledningsförmågan. I fallet med världens starkaste silver siktade forskarna på att hitta den optimala kompromissen mellan hållbarhet och ledningsförmåga.

Genom att blanda i en mycket liten andel koppar gjorde de silvret 42 procent starkare än den tidigare uppmätta toppnoteringen för metallen. Det märkliga är att rekordsilvret bryter mot den så kallade Hall-Petch-ekvationen, som har setts som en empirisk lag i mer än 70 år.

Den anger att när kornen i en metall minskar i storlek så blir metallen starkare. Men begränsningen i Hall-Petch-ekvationen säger att när kornen blir så små som några få nanometer så blir deras omgivning instabil och materialet vänder till att åter bli mjukare.

Forskarna lyckades trotsa regeln genom att skapa vad de kallar för en ”nanokristallin/nanovriden metall”. Eftersom kopparatomerna är något mindre än silveratomerna vill kopparen gärna trilla in i korngränsernas defekter. Det hindrar defekterna från att röra sig, vilket annars bidrar till att göra metallen mjuk.

– Vi har slagit världsrekord och dessutom trotsat Hall-Petch-ekvationen – inte bara en gång utan flera gånger under studien, vid väldigt kontrollerade experiment, säger Frederic Sansoz, en av huvudförfattarna bakom studien på University of Vermonts hemsida