Узоры на металле: Рисунки на металле — 73 фото

Рисунки на металле — 73 фото

Изделия на ЧПУ плазморезе из металла

Гравировка электрокарандашом

Травление на металле гравюра

Трафареты для травления на металле

Металлический орнамент

Многослойное травление меди

Фон узоры

Стас Малов гравировка

Гравировка на металле

Гравировка на металле

Травление металла

Металлическая змея арт

Орнаменты для гравировки по металлу

Художественная резка металла

Узоры на металле

Обронная гравировка штихелем

Изображение металла

Владимир Маковецкий стекло

Художественное травление

Рисование металла

Художественное травление меди

Изображение для лазерного гравера

Орнаменты для гравировки по металлу

Художественная резка металла плазмой

Узоры на листовом металле

Объемная чеканка

Ручная гравировка

Трафареты для гравировки по металлу

Гравировка по металлу

Резьба штихелем по металлу

Травление металла

Гравировка лазером

Трафареты для травления

Орнаменты для гравировки по металлу

Художественное травление меди

Химическое травление

Чеканка Кельтский дракон

Оригинальный номерок на дверь

Калитка плазморезом Лев

Эскизы кованых изделий

Резьба по черепу гравером

Гравировка на металле

Рисунки для нанесения на металл

Трафареты для гравировки по дереву

Эскизы кованых ворот

Рисунок на фольге

Штихельная резьба по серебру

Чеканка Levin медная

Эскизы кованых ворот

Техники рисования карандашом

Капля воды карандашом

Узоры на ворота

Художественная сварка по металлу

Лазерная гравировка

Художественная плазменная резка металла

Панно из металла с подсветкой

Трафареты для Маркетри из шпона

Травление металла

Металлический орнамент

Лазерная резка по металлу

Узоры на металле

Чеканки Виктора Андреевича Морозова

Грифон и Семарглы Суздальские врата 13 в

Чеканка по металлу

Плазменная резка металла узоры

Панно горы из фанеры

Глубокая гравировка на металле лазером

Металлические узоры

Художественная плазменная резка металла

Декоративное панно из металла

Художественная плазменная резка металла

Художественное тиснение по фольге

Узоры на металле

Комментарии (0)

Написать

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Художественная резка металла: методы обработки

Главная » Обработка металла » Резка » Преимущества и недостатки художественной резки металла

Содержание

1. Что такое художественная резка металла
2. Виды художественной резки металла
3. Механическая резка металла
4. Гидроабразивная резка
5. Плазменная и фигурная резка материалов
6. Лазерная резка
7. Художественная гибка
8. Воздушная гибка и калибровка
9. Преимущества и недостатки
10. Оборудование для художественной резки
11. Как сделать надпись на металле своими руками

Ажурные узоры из металла выглядят сказочно и поражают контрастом — грубое железо и тонкие линии прозрачного рисунка. С помощью художественной резки металла можно сделать уникальные по красоте ворота, декоративную мебель, мангал или флюгер. Плоские фигурки из черного листа применяют в декорировании дворов, интерьеров, палисадников.

Художественная резка металла

Что такое художественная резка металла

С эстетической точки зрения художественная резка – это превращение грубого листа металла в картину с нежными линиями или оригинальный ажурный узор. Технически происходит вырезание большого количества замкнутых контуров, в результате чего возникает изображение на контрасте металла и пустот.

Металл режут различными способами на специальном оборудовании. Каждый тип станков имеет свои особенности и технические характеристики. Способ украшения забора и дома резьбой по металлу не является бюджетным, но значительно дешевле художественной ковки и проще в самостоятельном изготовлении резных деталей. Оборудования для резки в основном дорогостоящее и габаритное. В домашней мастерской его установить невозможно.

Специальный инструмент механическим способом и посредством нагрева до высоких температур режет тонкую полоску листа точно по нанесенной или запрограммированной линии. В результате получаются фигурки в рамке или со свободным криволинейным контуром. В зависимости от мощности оборудования могут обрабатываться листы до 10 мм толщиной. Для художественной резки используют прокат до 2 мм толщиной.

В результате получается элемент забора, ворота или решетка на окно. По степени неприступности изделия не уступают металлопрофилю и выглядят красивее тех, что выполнены с помощью художественной ковки. Вариантов рисунков неограниченное множество. Можно воссоздать любую двухцветную картинку из книги или интернета.

Виды художественной резки металла

Существует большое количество видов художественной резки по металлу. В основном используется плавка и механическое воздействие. Наиболее популярные методы обработки:

• лазерная резка;
• плазменная резка;
• гидроабразивная обработка;
• механические способы резания;
• гибка;
• калибровка.

Каждый вид обработки выполняется на специальном оборудовании или для этого приспосабливается ручной инструмент.

Плазменная резка

Механическая резка металла

Механическая обработка наиболее доступная для домашнего изготовления художественных полотен из металла. Применяются различные способы резания:

• сверление;
• фрезерование;
• отрезным диском;
• на гильотине;
• дисковыми ножницами.

В болгарку вставляется отрезной диск и ведется по линии разметки. Края после этого защищают, удаляют заусенцы.

Перед обработкой фрезой в замкнутых контурах необходимо просверлить отверстия. Затем вручную или по программе, если станок с ЧПУ, вырезать рисунок.

На гильотине можно обработать только по наружному контуру, создав выпуклую фигуру из горных линий.

Гидроабразивная резка

При обработке больших заготовок пескоструйкой с поверхности детали снимается окалина, грунт, ржавчина и даже тонкий слой металла. Гидроабразивная резка действует по тому же принципу. Из узкого сопла под большим давлением вырывается песок с водой. Абразивный материал снимает тонкую полосу стали, жидкость вымывает и удаляет мелкие частицы металла и песок.

Плазменная и фигурная резка материалов

Плазменная технология резки широко применяется в промышленности для раскроя проката до 100 мм толщиной. Струя горячего газа используется как режущий инструмент. На качество резки не влияет покрытие и чистота поверхности. Резак идет по заданной траектории, скорость зависит от толщины листа и состава материала.

При обработке листа толщиной 2 мм, края получаются ровными, без оплавлений. За счет возможности регулирования мощности плазменной струи на станках с ЧПУ производится объемная фигурная резка металла. Материал не прорезается насквозь, а создается заданный программой рельеф за счет удаления разного количества металла. В результате можно получить объемные картины, рельефные орнаменты.

Лазерная резка

Тонкий и мощный лазерный луч способен с большой скоростью резать металл. Линия получается узкая, чистая по краям. Лазерная резка производится с постоянной мощностью. Скорость движения инструмента зависит только от толщины металла. Сталь прожигается достаточно быстро. Производительность оборудования, при резке по заданной программе, высокая.

Можно вручную управлять перемещением лазерной головки по заданному рисунку. Оператор должен обладать навыками работы. При задержке на одном месте происходит оплавление материала вокруг луча лазера.

Художественная гибка

Художественная гибка относится к холодной деформации. Часто применяется любителями для создания архитектурных элементов, ворот, заборов, решеток на окна.

Возможна гибка металла различного профиля:

• круг;
• квадрат;
• шестигранник;
• труба профильная;
• полоса.

По шаблонам создаются элементы рисунка, которые соединяются в определенный орнамент. Гибка производится вручную и на вальцах.

Решетки на окнах

Воздушная гибка и калибровка

Обе операции могут производиться на одном приспособлении. Для гибки используется нижний штамп с V-образным вырезом и пуансон. Угол может быть от 30⁰.

Калибровка делается пуансоном, повторяющим форму матрицы. Полоса листа после деформации полностью повторяет форму инструмента. Независимо от толщины, пуансон давит полосу, пока она не опустится до нижней точки матрицы. Линия и радиус изгиба получаются ровные, четкие. Для каждого угла при калибровке нужен штамп.

Воздушная гибка делается под разными углами на одном инструменте. Материал не доходит до дна матрицы. Угол, который следует получить, регулируется ходом пуансона. Чем глубже погружается материал в форму, тем острее угол.

Линия изгиба не четкая, радиус с плавным переходом в ровную линию. Повторить несколько раз и создать совершенно одинаковые изгибы не получается, даже на автоматической, отрегулированной подаче пуансона. Металл может пружинить, вследствие чего угол изменяется.

Калибровка используется в массовом производстве для получения точной формы и выравнивания металла по всей плоскости. Она выполняется, как финишная операция после сложной деформации стали в холодном и горячем состоянии. При этом происходит упрочнение материала по всей поверхности.

Художественная резка широко используется для создания красивых и прочных вещей, украшающих дом и двор. Она имеет свои достоинства и недостатки. Технологией фигурной обработки украшают:

• заборы;
• ворота и калитки;
• решетки на окна;
• ограждения каминов;
• стойки под перила;
• флюгера;
• декоративные элементы фасадов;
• мебель.

Металлический декор сочетает в себе брутальность черного металла и нежность ажура. Ограды получаются прочные, пропускают свет.

Лист обрабатывается холодным точечным воздействием. Это гарантирует отсутствие деформации. Полотно остается плоским, если только не производится гибка.

К недостаткам относится высокая стоимость работы и оборудования, большой расход электроэнергии. Станок плазменной резки не поставишь в маленькой мастерской. Его не покупают ради красивого забора или декора окон.

Оборудование для художественной резки

Для самостоятельного изготовления резных картин на металле подходит механическая резка. Высокопроизводительное оборудование для художественной резки использует плазменную дугу и лазер. Такие станки имеют узкую специализацию. Они занимают большую площадь, работают на промышленном напряжении.

Для художественной обработки металла, дерева и пластика применяют фрезерно-токарные станки с ЧПУ. Они могут по заданным программам вырезать сквозной рисунок и сделать объемное изображение.

Сварочные аппараты используют для создания рисунков с крупными элементами без острых углов.

Как сделать надпись на металле своими руками

Чтобы в домашних условиях сделать надпись или вырезать фигурку флюгера, решетку камина, применяют механическую художественную резку по металлу. Дисковые ножницы позволяют создавать простые рисунки. Необходимо только потренироваться и точно направлять лист в зону разреза по заданной линии.

3D Metal Patterns Volume 1 (плазма) — Пакеты со скидкой (плазма)

	Browse Store » Plasma Patterns » Дисконтные пакеты (плазма) 3D Metal Patterns Volume 1 (плазма) Цена: $49,95 Цена по прейскуранту: $94,50 Количество: 9 0011 Пожалуйста, выберите ваш вариант Пожалуйста, выберите. ..Загружаемая версияFlash Drive (+$33.00) « Предыдущий | Следующий » В ПРОДАЖЕ! makeCNC РАД ПРЕДСТАВЛЯТЬ 3D МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СКУЛЬПТУРЫ, ТОМ ПЕРВЫЙ СОХРАНИТЕ БОЛЕЕ 50% ПРИ ПОКУПКЕ ОДНОГО ПРОДУКТА АСЕС Это работает примерно за 2 доллара за шаблон, который является непревзойденным значением для объема работы, который идет на каждый шаблон, включенный в этот набор. ПРОСТО ПОТРЯСАЮЩАЯ ЦЕНА ДЛЯ ТАКОГО ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО НАБОРА ПРОДУКТОВ, ГОТОВЫХ К ПЛАЗМЕ Готовые к вырезанию загружаемые файлы 3D-головоломок для вашего плазменного резака с ЧПУ или станка для лазерной резки металла как в имперских размерах из листовой стали, так и в метрических размерах для любителей ЧПУ со всего мира. Файлы включают полноцветное руководство по сборке. Высококачественная 3D-модель из металла от makeCNC Формат файла DXF  Полный список продуктов, входящих в комплект поставки: Красивая бабочка Динамическая стрекоза Flugsaurier Archosaurier Телец Бык Американский бизон Буффало Величественный конь Серый волк  Петух Рыба-ангел Жираф Скорпион Аллозавр Динозавр Спинозавр Динозавр Олень-олень Китайский дракон Паук Муха Лев Мотоцикл Harley Davidson Гигантский тираннозавр Велоцираптор Динозавр  Высококачественное 3D-искусство из металла от makeCNC Эти плазменные узоры не являются простыми копиями наших фрезерных узоров. Они были перерисованы для создания новых масштабов и прорезей специально для плазмы. Если вы приобретете наши шаблоны фрезерных станков, вы НЕ получите тех же результатов, если просто увеличите или уменьшите их размер из-за того, что размеры пазов имеют другой коэффициент масштабирования для металлообработки. Включает в себя следующие размеры прорезей калибра из листовой стали в масштабе от малого до гигантского размера Формат файла DXF  10, 12, 14 и 16 малых размеров Модель Модель среднего размера 10, 12, 14 и 16 калибра 10, 12, 14 и 16 калибр, большой размер Модель 3 мм, 2,5 мм, 2 мм, 1,5 мм, малый размер Модель 3 мм, 2,5 мм, 2 мм, 1,5 мм Модель среднего размера 3 мм, 2,5 мм, 2 мм, 1,5 мм Модель большого размера Формат файла DXF  Обратите внимание: если у вас возникли проблемы с загрузкой или вы пропустили красную кнопку загрузки, доступную после оформления заказа Напишите нам по электронной почте Все наши плазменные шаблоны представлены в трех масштабах и будут представлены в стандартном для отрасли формате файлов DXF. Это не размер слота для толщины материала, так что не путайте. Размеры прорезей будут начинаться с дюймового размера листовой стали 12-го калибра .1046 и будут увеличиваться и уменьшаться оттуда. То же самое будет применяться в качестве метрических эквивалентов. Первый и самый маленький размер модели будет основан на нашем 1/8-дюймовом фрезерном станке с ЧПУ и лазерных шаблонах. Обычно эти шаблоны имеют детали размером не более 8,5 х 11 дюймов или 214 мм х 280 мм при 0,1250 дюймах, а готовая модель обычно имеет длину и высоту от 12 до 14 дюймов. Прорези будут иметь шкалы калибра 10, 12, 14 и 16, а также их метрические эквиваленты из листовой стали, а модель наименьшего размера будет исходить из калибра 16 и увеличиваться по мере того, как вы спускаетесь по шкале калибра. Второй размер будет основан на наших .25 или 1/4-дюймовых шаблонах фрезерного станка/лазера C02. Обычно они в два раза больше шаблонов .1250, поэтому вы можете удвоить размер моделей с 12 до 14 дюймов до 24 X 28 или около того, НО именно здесь плазма отличается от дерева тем, что мы сохраняем размеры наших слотов такими же, как в модели небольшого масштаба снова имеют калибр 10, 12, 14 и 16 и их метрические эквиваленты. Третий размер снова следует той же формуле, что и первый и второй размеры, но в этом случае он основан на наших образцах размером 0,5 или полдюйма и по-прежнему использует более тонкие пазы для листовой стали. При использовании этого набора файлов будьте готовы создавать гигантских динозавров и существ всех видов. Возможно, даже самолет Spitfire размером с монстра или американский бизон. Готовые к вырезанию загружаемые файлы 3D-головоломок для вашего плазменного резака с ЧПУ или станка для лазерной резки металла как в имперских размерах из листовой стали, так и в метрических размерах для любителей ЧПУ со всего мира. Файлы включают полноцветное руководство по сборке. Высококачественная 3D-форма из металла makeCNC включает в себя следующие шаблоны размеров прорезей для листовой стали в масштабе от маленького до гигантского размера. Вся тяжелая работа сделана! Makecnc рада представить любителям ЧПУ новую и постоянно расширяющуюся библиотеку рисунков и проектов, готовых к резке на вашем станке с ЧПУ для плазменной или лазерной резки металла Вы можете продавать вырезанные проекты как свой собственный продукт или собирать их для собственного удовольствия и подарить своей семье и друзьям. ПОЖАЛУЙСТА, ПРОЧТИТЕ АВТОРСКИЕ ПРАВА Все загружаемые продукты защищены авторским правом makecnc.com и не могут быть скопированы или распространены в каком-либо формате, кроме реальных материальных продуктов, созданных из предоставленных файлов. PDF-файлы сборки могут продаваться в виде печатных копий только вместе с продуктом, изготовленным из предоставленных файлов. Если иное не указано в документации и описании продукта, вы можете создавать сколько угодно жестких продуктов из своих файлов без отчислений дизайнеру. Вернуться к началу страницы	Подписывайтесь на нас
	© 2023 MakeCNC.com LLC

Уникальные узоры на поверхности, возникающие при затвердевании жидких металлических сплавов

Доступность данных

Данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующих авторов по обоснованному запросу.

Ссылки

1. Тьюринг А. М. Химические основы морфогенеза. Филос. Транс. Р. Соц. B 237 , 37–72 (1952).

   Google Scholar

2. Тернбулл Д. Формирование зародышей кристаллов в жидких металлах. J. Appl. физ. 21 , 1022–1028 (1950).

   Артикул КАС Google Scholar

3. Джексон, К. А. и Хант, Дж. Д. в Dynamics of Curved Fronts (изд. Пьер Пелсе) 363–376 (Academic, 1988).

4. Лангер, Дж. С. Нестабильности и формирование структуры при росте кристаллов. Ред. Мод. физ. 52 , 1–28 (1980).

   Артикул КАС Google Scholar

5. Акамацу, С., Боттен-Руссо, С. и Фавр, Г. Экспериментальные доказательства зигзагообразной бифуркации в объемном пластинчатом росте эвтектики. Физ. Преподобный Летт. 93 , 175701 (2004 г.).

   Артикул Google Scholar

6. Павляк Д. А. и др. Самоорганизованная стержнеобразная микроструктура Tb 9 микронного размера.0309 3 Sc ₂ Al ₃ O ₁₂ −TbScO ₃ :Преэвтектический. Хим. Матер. 18 , 2450–2457 (2006).

   Артикул КАС Google Scholar

7. Кулкарни А. А. и др. Архимедовы решетки возникают при эвтектическом затвердевании, направленном по шаблону. Природа 577 , 355–358 (2020).

   Артикул КАС Google Scholar

8. Чен Л.-Ю. и другие. Переработка и свойства магния, содержащего плотную однородную дисперсию наночастиц. Природа 528 , 539–543 (2015).

   Артикул КАС Google Scholar

9. «>

   Чжан, Д. и др. Аддитивное производство ультрамелкозернистых высокопрочных титановых сплавов. Природа 576 , 91–95 (2019).

   Артикул КАС Google Scholar

10. Regan, M.J. et al. Рентгеновские исследования отражательной способности поверхностей жидких металлов и сплавов. Физ. Ред. B 55 , 15874–15884 (1997).

    Артикул КАС Google Scholar

11. Tostmann, H. et al. Микроскопическая структура смачивающей пленки на поверхности жидких сплавов Ga–Bi. Физ. Преподобный Летт. 84 , 4385–4388 (2000).

    Артикул КАС Google Scholar

12. Шпырко О.Г. и др. Поверхностная кристаллизация в жидком сплаве AuSi. Наука 313 ​​ , 77 (2006).

    Артикул КАС Google Scholar

13. «>

    Турчанин А., Фрейланд В. и Наттланд Д. Замерзание поверхности в жидких сплавах Ga–Bi: исследование оптической второй гармоники и генерации плазмы. Физ. хим. хим. физ. 4 , 647–654 (2002).

    Артикул КАС Google Scholar

14. Ян Б. и др. Двумерное замораживание на границе жидкость-пар разбавленного сплава Pb:Ga. Проц. Натл акад. науч. США 96 , 13009 (1999).

    Артикул КАС Google Scholar

15. Завабети А. и др. Жидкометаллическая реакционная среда для синтеза атомарно тонких оксидов металлов при комнатной температуре. Наука 358 , 332 (2017).

    Артикул КАС Google Scholar

16. Daeneke, T. et al. Жидкие металлы: основы и приложения в химии. Хим. соц. Ред. 47 , 4073–4111 (2018).

    Артикул КАС Google Scholar

17. Чжан М., Яо С., Рао В. и Лю Дж. Трансформируемые микро/наноматериалы из мягкого жидкого металла. Матер. науч. англ. R 138 , 1–35 (2019).

    Артикул КАС Google Scholar

18. Кулкарни А. А. и др. Темплатное затвердевание эвтектических оптических материалов. Доп. Опц. Матер. 6 , 1800071 (2018).

    Артикул Google Scholar

19. Танг Дж. и др. Преимущества эвтектических сплавов для создания катализаторов в области нанотехнологической металлургии. Нац. коммун. 10 , 4645 (2019).

    Артикул Google Scholar

20. Калантар-Заде, К. и др. Появление жидких металлов в нанотехнологии. ACS Nano 13 , 7388–7395 (2019).

    Артикул КАС Google Scholar

21. Ян Дж. и др. Нанокапли жидкого металла, перерабатываемые в растворе, путем радикальной полимеризации с переносом атома на поверхности. Нац. нанотехнологии. 14 , 684–690 (2019).

    Артикул КАС Google Scholar

22. Лосурдо, М. и др. Термически стабильное сосуществование жидкой и твердой фаз в наночастицах галлия. Нац. Матер. 15 , 995–1002 (2016).

    Артикул КАС Google Scholar

23. Фаррелл З. Дж. и Табор К. Контроль роста оксида галлия на эвтектических жидкометаллических наночастицах галлия/индия посредством тиолирования. Ленгмюр 34 , 234–240 (2018).

    Артикул КАС Google Scholar

24. «>

    Паризи, А. и Плапп, М. Дефекты и мультистабильность в схемах затвердевания эвтектики. Еврофиз. лат. 90 , 26010 (2010).

    Артикул Google Scholar

25. Лангер, Дж. С. Эвтектическое затвердевание и предельная устойчивость. Физ. Преподобный Летт. 44 , 1023–1026 (1980).

    Артикул КАС Google Scholar

26. Werner, H.W. & Garten, R.P.H. Сравнительное исследование методов тонкопленочного и поверхностного анализа. Рем. прог. физ. 47 , 221–344 (1984).

    Артикул Google Scholar

27. Мессалеа, К. А. и др. Bi ₂ O ₃ монослои из элементарного жидкого висмута. Наномасштаб 10 , 15615–15623 (2018).

    Артикул КАС Google Scholar

28. «>

    Иссанин А., Турчанин А. и Фрейланд В. Электронная спектроскопия и сканирующая туннельная микроскопия Исследование квазидвумерного замерзания на границе жидкость/пар сплавов Ga–Bi. J. Chem. физ. 121 , 12005–12009 (2004 г.).

    Артикул КАС Google Scholar

29. Regan, M.J. et al. Рентгенологическое исследование окисления поверхностей жидкого галлия. Физ. Ред. B 55 , 10786–10790 (1997).

    Артикул КАС Google Scholar

30. Huisman, W.J. et al. Наслоение жидкого металла в контакте с твердой стенкой. Природа 390 , 379–381 (1997).

    Артикул КАС Google Scholar

31. Эрдемир Д., Ли А. Ю. и Майерсон А. С. Зарождение кристаллов из раствора: классическая и двухступенчатая модели. Согл. хим. Рез. 42 , 621–629 (2009).

    Артикул КАС Google Scholar

32. Стинберген, К. Г. и Гастон, Н. Геометрически индуцированное изменение плавления кластеров галлия из первых принципов. Физ. B 88 , 161402 (2013).

    Артикул Google Scholar

33. Лю, Т., Сен, П. и Ким, К. Характеристика нетоксичного жидкометаллического сплава Галинстан для применения в микроустройствах. J. Микроэлектромех. Сист. 21 , 443–450 (2012).

    Артикул КАС Google Scholar

34. Чоудхури А., Плапп М. и Нестлер Б. Теоретическое и численное исследование трехфазного роста пластинчатой ​​эвтектики в тройных сплавах. Физ. Ред. E 83 , 051608 (2011).

    Артикул Google Scholar

35. «>

    Дацци, А. и Пратер, С. Б. АСМ-ИК: технология и приложения в наномасштабной инфракрасной спектроскопии и химической визуализации. Хим. Ред. 117 , 5146–5173 (2017).

    Артикул КАС Google Scholar

36. Тудерт Дж. и Серна Р. Межзонные переходы в полуметаллах, полупроводниках и топологических изоляторах: новая движущая сила плазмоники и нанофотоники. Опц. Матер. Экспресс 7 , 2299–2325 (2017).

    Артикул КАС Google Scholar

37. Осава М. и Икеда М. Инфракрасное поглощение p -нитробензойной кислоты, нанесенное на пленки с островками серебра: вклад электромагнитных и химических механизмов. J. Phys. хим. 95 , 9914–9919 (1991).

    Артикул КАС Google Scholar

38. Тудерт, Дж., Серна, Р. и Хименес де Кастро, М. Изучение оптического потенциала нановисмута: настраиваемые поверхностные плазмонные резонансы в диапазоне от ближнего ультрафиолетового до ближнего инфракрасного. J. Phys. хим. C 116 , 20530–20539 (2012).

    Артикул КАС Google Scholar

39. Hildebrandt, P. & Stockburger, M. Поверхностно-усиленная резонансная рамановская спектроскопия родамина 6G, адсорбированного на коллоидном серебре. J. Phys. хим. 88 , 5935–5944 (1984).

    Артикул КАС Google Scholar

40. Крессе, Г. и Фуртмюллер, Дж. Эффективные итерационные схемы для неэмпирических расчетов полной энергии с использованием базисного набора плоских волн. Физ. Ред. B 54 , 11169–11186 (1996).

    Артикул КАС Google Scholar

41. «>

    Blöchl, P. E. Метод дополненной волны проектора. Физ. B 50 , 17953–17979 (1994).

    Артикул Google Scholar

42. Perdew, J. P. et al. Восстановление расширения градиента плотности для обмена в твердых телах и поверхностях. Физ. Преподобный Летт. 100 , 136406 (2008 г.).

    Артикул Google Scholar

43. Мартинес Л., Андраде Р., Биргин Э. Г. и Мартинес Дж. М. PACKMOL: пакет для создания начальных конфигураций для моделирования молекулярной динамики. Дж. Вычисл. хим. 30 , 2157–2164 (2009).

    Артикул Google Scholar

44. Мэйо, С. Л., Олафсон, Б. Д. и Годдард, В. А. ДРЕЙДИНГ: общее силовое поле для молекулярного моделирования. J. Phys. хим. 94 , 8897–8909 (1990).

    Артикул КАС Google Scholar

45. «>

    Лу, Ф., Джин, М. и Белкин, М. А. Инфракрасная наноспектроскопия с усилением наконечника посредством обнаружения силы молекулярного расширения. Нац. Фотон. 8 , 307–312 (2014).

    Артикул КАС Google Scholar

46. Джанг, Дж., Потма, Э. О. и Ли, Э. С. Наномасштабные спектроскопические источники фотоиндуцированной силы зонд-образец в среднем инфракрасном диапазоне. Проц. Натл акад. науч. США 116 , 26359 (2019).

    Артикул КАС Google Scholar

Скачать ссылки

Благодарности

Эта работа была поддержана стипендией Лауреата Австралийского исследовательского совета (ARC) (FL180100053) и Центром передового опыта ARC FLEET (CE170100039). Н.М. и С.П.Р. поддерживаются грантом Центра передового опыта ARC (CE170100026). Эта работа также поддерживалась вычислительными ресурсами, предоставленными правительством Австралии через Национальный фонд национальной вычислительной инфраструктуры и Суперкомпьютерный центр Pawsey.

Информация об авторе

Авторы и представители

1. Школа химического машиностроения, Университет Нового Южного Уэльса (UNSW), Сидней, Новый Южный Уэльс, Австралия

   Цзяньбо Тан, Цзюн Ян, Мохаммад Б. Гасемян, Цзялуо Хан, Франсуа-Мари Аллиу , Md. Arifur Rahim, Mohannad Mayyas & Kourosh Kalantar-Zadeh

2. MacDiarmid Institute for Advanced Materials and Nanotechnology, Department of Physics, Оклендский университет, Окленд, Новая Зеландия

   Стефани Лэмби и Никола Гастон

3. Центр передового опыта ARC в области экситонов, Школа наук, Университет RMIT, Мельбурн, Виктория, Австралия

   Настаран Мефтахи и Салви П. Руссо

4. 900 10 Научная школа, Научный колледж , Engineering and Health, Университет RMIT, Мельбурн, Виктория, Австралия

   Эндрю Дж. Кристоферсон и Крис Ф. МакКонвилл

5. Школа инженерии, Университет RMIT, Мельбурн, Виктория, Австралия

   Torben Daeneke

6. Институт пограничных материалов Университета Дикина (кампус Уоррен Пондс), Джилонг, Виктория, Австралия технологии, Школа химических и физических наук , Victoria University of Wellington, Wellington, New Zealand

   Krista G. Steenbergen

7. Факультет материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), Лос-Анджелес, Калифорния, США

   Richard B. Kaner

8. Факультет химии и биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), Лос-Анджелес, Калифорния, США

   Richard B. Kaner

Авторы

1. Цзяньбо Тан

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Stephanie Lambie

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

3. Настаран Мефтахи

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Эндрю Дж. Кристоферсон

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Jiong Yang

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Мохаммад Б. Гасемян

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Jialuo Han

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Francois-Marie Allioux

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

9. Md. Arifur Rahim

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

10. Mohannad Mayyas

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

11. Torben Daeneke

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

12. Chris F. McConville

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

13. Krista G. Steenbergen

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

14. Richard B. Kaner

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

15. Salvy P. Russo

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

16. Никола Гастон

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

17. Курош Калантар-Заде

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Взносы

Дж.Т. сделал предварительные экспериментальные наблюдения. Дж.Т. и К.К.-З. придумали и разработали эксперименты. Дж.Т. провел эксперименты и характеристики, проанализировал данные с помощью J.Y., M.B. G., J.H., F.-M.A., M.A.R. и М.М. S.L., N.M., A.J.C., C.F.M., K.G.S., S.P.R. и Н.Г. выполнили МД-моделирование. Первая рукопись была составлена ​​Дж.Т. и К.К.-З. с участием всех других авторов.

Авторы переписки

Переписка с Цзяньбо Тан, Никола Гастон или Курош Калантар-заде.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Информация о рецензировании Nature Nanotechnology благодарит Эйприл С. Браун и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы.

Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Расширенные данные

Расширенные данные Рис. 1 Селективное травление структур кристаллизации поверхности BiGa.

a . Схема селективного травления EBiGa с использованием водного раствора NaOH (1 моль л ^-1 ). b , c , АСМ-топография пластинчатого рисунка поверхности до b и после травления ( c , 30 мин). d , e , Высотные профили ламеллярной поверхности рисунков вдоль пунктирных линий b и c соответственно. Указано положение структур Bi и Ga. f — h , Отдельно стоящие наноленты и нанопластины Bi, полученные после травления в течение 5 часов. i , j , Примеры полностью экспонированных рисунков поверхности Bi, показывающих толщину структуры Bi. Шкала баров: b , c , 500 нм; f , 5 мкм; г , ч , 1 мкм; и , и , 2 мкм (слева) и 500 нм (справа).

Дополнительные данные Рис. 2 Спектры рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) поверхности твердого образца EBiGa.

a , XPS-спектр Ga 2p-области. b , РФЭС-спектр области Bi 4f. c , РФЭС-спектр области O 1s. Анализ XPS показывает, что доминирующими фазами Ga и Bi на поверхности образца являются Ga ₂ O ₃ и металлический Bi соответственно. Такое избирательное окисление Ga является результатом гораздо большей свободной энергии Гиббса образования оксида (от Ga до Ga 9то Би (из Би в Би ₂ О ₃ , Δ G _f °(Bi ₂ O ₃ ) = -493,7 кДж моль ^-1 ).

Расширенные данные Рис. 3 Дополнительные топографии АСМ картин поверхностных переходов EBiGa.

a — c , топографии AMF. d — f , Профили высоты вдоль пунктирных линий на а — в . Кружками показано положение структур Bi. Шкала баров: 2 мкм.

Расширенные данные Рис. 4 Связывание Bi-Bi и конфигурация атомов Bi в кластерах Bi-Ga из молекулярно-динамического моделирования

ab initio .

a , Кластер Bi(s) ₉ с подповерхностным Bi и 9 поверхностными атомами Bi. b , Кластер Bi(c) ₁₀ с центром Bi и 10 поверхностными атомами Bi. Внутренний Bi обозначен желтым крестом. В обоих случаях атомы Bi на поверхности кластера образуют устойчивые зигзагообразные мотивы, которые можно наблюдать в разные моменты времени расчета.

Расширенные данные Рис. 5 Рост частиц Bi на поверхности EBiGa.

a — c , СЭМ-изображения в обратно рассеянных электронах (BSE) структур поверхности частиц Bi, затвердевших при температуре 10 °C мин. ^-1 ( a) и 50°C мин. 940 ( б , в ). d — e , Увеличенные изображения a — c , показывающие структуру и упорядочение поверхностных частиц Bi. Шкала баров: a — с , 10 мкм; d — f , 1 мкм.

Расширенные данные Рис. 6 Демонстрация контролируемого процесса затвердевания поверхности жидкой пленки EBiGa.

a , жидкий EBiGa до затвердевания. b , Затвердевание, вызванное касанием поверхности жидкого металла наконечником, покрытым кристаллами Ga. c , Процесс затвердевания, во время которого SSF распространяется по образцу. d , Полностью затвердевший образец. Шкала баров: 2 мм. Образец жидкого металла EBiGa наносили на кремниевую подложку и хранили при 25 °C. Из-за такого небольшого переохлаждения ∆T (около 5 °C), образец не будет автоматически затвердевать. Затем наконечник, покрытый кристаллами галлия, соприкасался с поверхностью жидкого металла, чтобы преодолеть барьер зародышеобразования, чтобы мог произойти процесс затвердевания (дополнительное видео 5). На снимках записанного видео процесса затвердевания видно, что фронт затвердевания распространяется от «искусственного» места зародышеобразования (расположение острия), постепенно охватывая всю поверхность образца. Предполагается, что формирование фронта затвердевания является результатом локализованного зародышеобразования на поверхности сплава на ранней стадии затвердевания. Из двух процессов (зародышеобразования и роста кристаллов) при затвердевании первый процесс, зародышеобразование, является статистическим событием. Как обсуждалось в нашем основном тексте, поверхность жидкого металла способствует зародышеобразованию. Как только на поверхности происходит локализованное зародышеобразование, рост зародышей, который происходит быстрее по сравнению с процессом зародышеобразования, создает фронт затвердевания, распространяющийся наружу от мест зародышеобразования на поверхности.

Расширенные данные Рис. 7. Картины затвердевания поверхности сплавов Bi-Ga при различных соотношениях компонентов смеси.

a , Бинарная фазовая диаграмма Bi-Ga. Соотношения смешивания Bi-Ga, которые были исследованы в этом исследовании, отмечены красными прямоугольниками с метками, указывающими на разные группы образцов. b , Поверхностные узоры, сформированные на доэвтектическом образце (Bi _0,001 Ga _0,999 ). c , Образцы поверхности, сформированные на эвтектическом образце (Bi _0,0022 Ga _0,9978 ). d — g , Поверхностные узоры, сформированные на заэвтектических образцах: d , e , Bi _0,085 Ga _0,915 ; f , Bi _0.50 Ga _0.50 и g , Bi _0.99 Ga _0.01 . В образце Bi _0,085 Ga _0,915 наблюдалось образование на поверхности как частиц Bi размером в несколько микрометров ( d ), так и субмикрометров ( e ). Шкала баров: b — d , 2 мкм; и , 500 нм; f , г , 5 мкм.

Расширенные данные Рис. 8 Затвердевание поверхности в других разбавленных бинарных системах сплавов с различными температурами плавления.

a , Ag _0,01 Ga _0,99 (температура плавления T _M ≈ 29,8 °C). b , Pb _0,01 Ga _0,99 ( T _M ≈ 29,8 °C). с , Ag _0,01 Bi _0,99 ( T _M ≈ 271,4 °C). d , Au _0,001 Bi _0,999 ( T _M ≈ 271,4 °C). e , Bi _0,01 Cu _0,99 ( T _M ≈ 1083 °C). В каждом случае первая панель представляет собой спектр EDX, вторая панель представляет собой изображение BSE-SEM, третья и четвертая панели представляют собой EDX-карты бинарных фаз сплава. Шкала баров: и , 1 мкм; б , в , 5 мкм; д , д , 2 мкм.

Расширенные данные Рис. 9 Модели поверхностного затвердевания бинарных сплавов с одинаковым (атомарным) соотношением компонентов в смеси.

a , b , Zn _0,50 Sn _0,50 . с , d , Bi _0,50 Zn _0,50 . b и d являются увеличенными изображениями a и c соответственно. В каждом случае первая панель представляет собой спектр EDX, вторая панель представляет собой изображение BSE-SEM, третья и четвертая панели представляют собой EDX-карты бинарных фаз сплава. Шкала баров: а , с , 50 мкм; б , г , 5 мкм.

Расширенные данные Рис. 10. Картина поверхностного затвердевания тройного сплава Ag

_0,005 Bi _0,005 Ga _0,99 .

a , спектры EDX с увеличением в диапазоне от 2 до 4 кэВ, показывающие пики Bi и Ag. b , изображение BSE-SEM и EDX-картирование Ag, Bi и Ga. Масштабная линейка: 2 мкм.