Узоры на металле: Узоры на металле. Гравировка. — YouTube

Содержание

Узоры на металле

Главная » Производство

Обновлено:

В декоративно-прикладном искусстве и производстве сувениров широко используется такая техника, как гравировка. С её помощью узоры, надписи или орнаменты могут наноситься на поверхность разных материалов, чаще всего металла, пластмасс или стекла. Эта техника хороша ещё и тем, что легко поддаётся механизации и автоматизации, позволяя снизить себестоимость и наладить крупносерийное или массовое производство.

Такая техника металлообработки, как гравировка по металлу, существует на протяжении более чем двух тысяч лет. Существует три её разновидности: механическая, химическая и лазерная. Для механической, используются стальные инструменты, форма и функция которых остаются неизменными на протяжении веков: это штихель, бор и пуансон.

Ручная гравировка используется для обработки отдельных предметов, она осуществляется лишь в пунктах индивидуального оказания услуг (например, при ювелирных или сувенирных магазинах).

Для серийного производства она не годится — как из-за высокой себестоимости, связанной с низкой производительностью труда, так и из-за того, что изделия получаются неодинаковыми. При работе по шаблонам с применением копировальных станков, этот метод может применяться в производстве, но постепенно вытесняется химической и лазерной гравировкой.

Для таких гравировальных работ, как изготовление табличек с повторяющейся надписью (это могут быть металлические накладки, где изображён логотип предприятия-изготовителя или декоративные элементы стандартных изделий, скажем, панель, к которой крепится клавиатура лифта, с выгравированными номерами этажей), лучше всего подходит лазерная техника гравирования.

Лазерные устройства могут представлять собой подобие станка с числовым программным управлением. Берётся графический файл с эскизом того рисунка или той надписи, которые должны быть нанесены на металл и с указанием глубины обработки поверхности (она может быть разная на разных участках изображения, соответственно замыслу дизайнера), на её основе составляется программа.

А затем, устройства, содержащие зеркала, перемещают луч по сложной траектории, заданной этой программой, испаряя поверхностные слои металлической заготовки.

Такой способ изготовления гравированных металлических изделий позволяет быстро производить большое количество одинаковых предметов с невысокими затратами, поскольку изготовление их осуществляется по одной программе, одинаковым рабочим инструментом.

Читайте далее:

  • Как редактировать ПДФ файлы на компьютере?
  • Почему появляются узоры на окнах
  • Сколько стоит резка металла?
  • На каком оборудовании изготавливают пластмассу?
  • Правильная подсветка дачного участка
  • Логотип фирмы: особенности регистрации

Травление металла в домашних условиях: пошаговая инструкция

Один из способов получения на металлических изделиях выпуклого или вдавленного рисунка, появившийся сравнительно недавно, получил название травление. Принцип действия этого метода основан на использовании электрохимических процессов в жидком электролите. При наличии художественных способностей, даже в домашних условиях можно получить узор высокого качества при минимуме требуемых материалов и оборудования.

При самостоятельном выполнении травления в домашних условиях потребуются следующие расходные вещества и приспособления:

  • изделие, предназначенное для украшения – различные столовые приборы, охотничьи или походные ножи или простые мыльницы, на которых можно выполнить простейшие узоры;
  • емкость достаточного объема и удобной формы из неметаллических материалов, подходящая для помещения в нее всего обрабатываемого изделия или украшаемой его части. Наиболее удобно использовать с этой целью стеклянные емкости, позволяющие визуально контролировать процесс обработки.
  • достаточное количество обыкновенной поваренной соли;
  • лак для ногтей любого цвета;
  • средство для снятия лака, предназначенное для очистки обработанного изделия;
  • источник постоянного электрического тока небольшого напряжения. В этом качестве может быть использовано зарядное устройство для зарядки автомобильных или телефонных аккумуляторов.

Нанесение рисунка

Начинаем с подготовки обрабатываемого изделия. Его необходимо качественно очистить от жира и грязи, промыть горячей водой и просушить. После этого с помощью кисточки нанесите лак на обрабатываемую поверхность предмета (в нашем случае это столовые ложки).

Не давая покрытию полностью высохнуть, выполните нанесение узора или надписи.

В зависимости от варианта рисунка, желаемого декоративного эффекта, при травлении металлов может быть получен как вдавленный в материал изделия узор, так и выступающий на его поверхности. Этого можно добиться при удалении защитного лакового слоя. Именно чистый металл без красивой пленки и будет подвержен химическому вытравливанию.

В том случае, если вы хотите получить выпуклое изображение, оставьте лак именно на нем, а с фона удалите.

В противном случае — снимите лаковую пленку именно в виде желаемого узора – он и будет «вдавлен» в материал изделия. Для получения тонкого узора удалять лак с поверхности удобно остро заточенной деревянной палочкой или зубочисткой. Старайтесь получить максимально гладкие линии без подтеков, которые могут значительно испортить всю работу по травлению рисунка на изделии.

Приготовление электролита

Убедившись, что весь необходимый лак удален, приступаем к подготовке рабочего раствора. Защитный слой за это время успеет полностью просохнуть. В качестве вещества, в котором и осуществляется травление стальных изделий, чаще всего в домашних условиях используют раствор поваренной соли. Для его приготовления необходимо растворить в чистой воде кристаллы в соотношении на 0,5 литра жидкости две столовых ложки соли.

Вместо хлорида натрия можно применять и другое вполне доступное химическое вещество, имеющее название медный купорос. Его не сложно приобрести в любом хозяйственном или садовом магазине.

Травление изделия из металла

Для активации процесса в раствор электролита необходимо поместить любой стальной предмет и подключить к нему отрицательный провод от источника тока. Положительный провод в этом случае присоединяется к обрабатываемому изделию. Схематично процесс травления выглядит так:

При отсутствии качественного преобразователя (выпрямителя) можно воспользоваться зарядным устройством для телефона, срезав с него контакт для соответствующего гнезда.

Процесс травления под действием электрического тока происходит достаточно бурно.

Это необходимо учитывать при выборе стеклянной емкости. Уровень электролита в ней должен предотвращать его возможное выплескивание в процессе травления.

Контроль углубления рисунка при электрохимической обработке можно осуществлять визуально, периодически доставая обрабатываемое изделие из раствора. При соблюдении всех необходимых параметров процесс может продолжаться до нескольких минут, в зависимости от желаемой глубины травления узора на металлической детали.

Получив желаемый результат, отключите электрический ток. После этого с извлеченного образца тщательно удалите лаковую пленку. Для этого удобно воспользоваться средством для снятия лака и плотной тканью. Промойте готовый рисунок теплой водой с мылом.

Получение цветного рисунка

Для придания полученному узору, рисунку или надписи дополнительного декоративного эффекта предлагаем воспользоваться несложным способом, доступным каждому. Для этого на обработанный участок нанесите небольшое количество любой нитроэмали, добившись полного заполнения углубления. Этот лакокрасочный материал достаточно быстро сохнет, поэтому к дальнейшей работе можно возвратиться уже по истечении часа. Убедившись, что эмаль полностью высохла, удалите лишний материал, попавший на поверхность протравленного изделия с помощью мелкой наждачной бумаги. Применение растворителя в данном случае может испортить всю работу, так как он размазывает краску по поверхности, полностью не удаляя ее, и может придать узору некрасивую матовость.

Окончательно придать окрашенному протравленному рисунку выразительность позволит механическое полирование готового изделия на войлочном круге с пастой ГОИ.

Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации — нам интересно ваше мнение 🙂

Металлические листы/панели с художественной шлифовкой и текстурой

Как начать работу с вывеской с художественной шлифовкой
упомяните знаки, которые вам нравятся
3.  Мы свяжемся с вами как можно скорее и сообщим цену, визуализацию (с использованием вашего фактического логотипа) и дальнейшие шаги, чтобы воплотить его в жизнь!

ОТПРАВЬТЕ НИЖЕ, ЧТОБЫ БЫСТРО И БЕСПЛАТНО ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ

Наши художественные узоры и металлические текстуры

Наши художественные шлифованные узоры изготавливаются вручную, в отличие от механически обработанных узоров, которые вы видите в обычных декоративных строительных материалах. Это означает, что каждый знак является оригинальным произведением искусства 1 из 1, с плавным течением, которое индивидуально адаптировано к размеру, форме и соотношению сторон вашего логотипа. Узоры постоянно царапаются на поверхности с помощью различных инструментов для металлообработки (углошлифовальные, прямошлифовальные, шлифовальные и т. д.) и будут блестеть голографическим движением, когда свет отражается от канавок на дорожках.

Мы можем включить любой из этих художественных рисунков в вашу вывеску. Мы также можем добавить полупрозрачную краску поверх шлифовки и блестящий глянцевый лак, добавляя дополнительные художественные элементы и слои. Ниже приведены шаблоны помола, которые мы разработали сами, но мы также можем изменить и настроить их по мере необходимости, чтобы они соответствовали вашему бренду.

ПРИМЕЧАНИЕ:  Также можно приобрести целыми/чистыми листами для других архитектурных/художественных целей

Starburst

Argyle

Blooming

Static

Impact

Thatched

Ribbons

Circles

Sanded

Brushed

Artistic Grind Patterns: Exclusive to CustomLogoSigns

Actual Grind Pattern by NAY

Although конечно, это не требование для любого данного знака, возможно, самая узнаваемая черта знака от CustomLogoSigns. com — это узоры, которые мы используем на металле.

Концепция наших рисунков шлифовки возникла из первых запросов, которые мы получили, чтобы сделать знаки с логотипом, даже до того, как мы занялись этим бизнесом! Еще в 2006 году мы сосредоточились на высококачественных, оригинальных металлических предметах ручной работы и скульптурах. Гладкий, современный стиль и прочная, впечатляющая отделка работы имели тенденцию привлекать внимание корпораций и владельцев бизнеса. Многие из них покупали наши произведения искусства для украшения своих зданий, что вскоре привело к запросам на изготовленные на заказ металлические таблички с их логотипом и одним из наших фирменных узоров.

Перенесемся на несколько лет вперед, и Custom Logo Signs получает запросы и производит вывески для предприятий всех размеров. Большинство компаний выбирают нас за творческие, уникальные и на 100% оригинальные/запатентованные художественные узоры, которые наши художники NAY и Хелена Мартин наносят на металл. Однако, поскольку наши оригинальные художественные работы и навыки декоративной шлифовки пользуются большим спросом (и процесс довольно трудоемкий), мы решили придумать более экономичное решение, которое поможет уложиться в меньший бюджет и более сжатые сроки. Так была изобретена ПЕЧАТНАЯ металлическая шлифовка. !


Шлифовка и шлифовка на уровне галереи

Ручная заточка по сравнению с распечатанной шлифовкой

Как вы, наверное, догадались, распечатанные шлифовальные шаблоны, по сути, представляют собой фотопечать с высоким разрешением реального шлифовального шаблона. Мы сделали это, создав несколько панелей ручных рисунков шлифовки, профессионально сфотографировав их и преобразовав в цифровой файл. После долгих проб и ошибок и бесчисленных тестов мы придумали уникальный метод печати этих изображений на металле, чтобы придать им вид реального шлифованного узора — с кажущейся невозможной точностью, чистыми линиями, продуманным балансом и художественной привлекательностью, которые наши художники известны.

Имея это в виду, важно признать, что, возможно, наиболее впечатляющей чертой рисунка шлифовки является жизнь, глубина и движение — когда вы идете или перемещаетесь из стороны в сторону, свет ловит канавки узор и движется, танцует и создает голографический эффект, который невозможно воспроизвести на фотографии. Хотя этого элемента явно не хватает на принте, мы лично присутствовали на каждой фотосессии, чтобы обеспечить идеальный сценарий освещения и контраст с каждой фотографией, чтобы сделать печатные версии максимально реалистичными.

Также доступны: Отшлифованная металлическая отделка

Если вы хотите еще на один шаг снизить тон, просто выбрав естественную отшлифованную металлическую отделку (аналогичную матовой отделке, обычно используемой для бытовой техники и кухонных принадлежностей), то это абсолютно точно. тоже вариант. Мы по-прежнему гарантируем впечатляющую отделку с четкими, чистыми вырезами и/или принтами, яркими цветами и разнообразием стилей и отделки. Вот несколько примеров знаков, которые мы сделали без шлифовки:

Уникальные поверхностные узоры, 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 ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

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

  4. Акамацу, С., Боттен-Руссо, С. и Фавр, Г. Экспериментальные доказательства зигзагообразного разветвления в объемном пластинчатом эвтектическом росте.

    Физ. Преподобный Летт. 93 , 175701 (2004 г.).

    Артикул Google ученый

  5. Павляк Д. А. и др. Самоорганизованная стержнеобразная микроструктура Tb 9 микронного размера.0125 3 Sc 2 Al 3 O 12 −TbScO 3 :Проэвтектический. Хим. Матер. 18 , 2450–2457 (2006).

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

  7. Чен Л.-Ю. и другие. Переработка и свойства магния, содержащего плотную однородную дисперсию наночастиц.

    Природа 528 , 539–543 (2015).

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

  10. Tostmann, H. et al. Микроскопическая структура смачивающей пленки на поверхности жидких сплавов Ga–Bi.

    Физ. Преподобный Летт. 84 , 4385–4388 (2000).

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

  12. 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 ученый

  13. 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 ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

  15. 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 ученый

  16. Кулкарни А.А. и др. Темплатное затвердевание эвтектических оптических материалов.

    Доп. Опц. Матер. 6 , 1800071 (2018).

    Артикул Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

  18. Yan, J. et al. Нанокапли жидкого металла, перерабатываемые в растворе, путем радикальной полимеризации с переносом атома на поверхности.

    Нац. нанотехнологии. 14 , 684–690 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул Google ученый

  23. 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 ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

  26. 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 ученый

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

    Артикул Google ученый

  28. 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 ученый

  29. 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 ученый

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

    Артикул КАС Google ученый

  31. 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 ученый

  32. Осава, М. и Икеда, М. Поглощение инфракрасного излучения p -нитробензойной кислотой, нанесенной на пленки с островками серебра: вклад электромагнитных и химических механизмов. J. Phys. хим. 95 , 9914–9919 (1991).

    Артикул КАС Google ученый

  33. 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 ученый

  34. 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 ученый

  35. 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 ученый

  36. Blöchl, PE Метод дополненной волны проектора. Физ. Ред. B 50 , 17953–17979 (1994).

    Артикул Google ученый

  37. 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 ученый

  38. 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 ученый

  39. 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 ученый

  40. 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 ученый

  41. 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 ученый

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 Национальную базу вычислительной инфраструктуры и Суперкомпьютерный центр Pawsey.

Информация об авторе

Авторы и представители

  1. Школа химического машиностроения Университета 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 Ламби и Никола Гастон

  3. ARC Центр передового опыта в науке об экситонах, Научная школа, Университет RMIT, Мельбурн, Виктория, Австралия

    Настаран Мефтахи и Салви П. Руссо

  4. 9,0002 Колледж научной школы , Engineering and Health, Университет RMIT, Мельбурн, Виктория, Австралия

    Эндрю Дж. Кристоферсон и Крис Ф. МакКонвилл

  5. Школа инженерии, Университет RMIT, Мельбурн, Виктория, Австралия 9Тел. , Веллингтонский университет Виктории, Веллингтон, Новая Зеландия

    Криста Г. Стинберген

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

    Ричард Б. Канер

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

    Ричард Б. Канер

Авторы

  1. Jianbo Tang 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

    Просмотреть публикации 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. провели эксперименты и характеристики, проанализировали 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 затвердевания 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 пластинчатой ​​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).

Расширенные 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 2 O 3 , Δ G f °(Ga 2 O 3 ) = -998.3 kJ mol -1 ) than that of Bi (from Bi to Bi 2 O 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 , Высотные профили вдоль пунктирных линий на а с . 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

ab initio моделирования молекулярной динамики.

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) образцов поверхности частиц Bi, затвердевших при температуре 10 °C мин. -1 ( a) и 50°C мин. 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 зародыша (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 , Образцы поверхности, 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 , с , 5 мкм; d , e , 2 мкм.

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

а , 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.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Дополнительные рис. 1–9 и дополнительные обсуждения 1–3.

Дополнительное видео 1

Разделение фаз и формирование структуры за распространяющимся поверхностным фронтом затвердевания (SSF).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *