一个18克拉的塑料金块

 
看起来与真正的金块非常相似：18克拉的黄金，乳胶为基础材料。图片来源：苏黎世联邦理工学院/ PeterRüegg联邦理工学院的研究人员使用塑料基质代替了金属合金元素，创造了一种难以置信的轻巧的18克拉黄金。
对金表和沉重珠宝的爱好者将感到兴奋。他们渴望的对象可能有一天会变得更轻，但又不会失去任何闪光。尤其是对于手表，少量的重量会带来不同。没有人愿意在手腕上戴上笨重的手表，即使它是用真金制成的。一段时间后，它变得不舒服且令人讨厌。
Leonie van’t Hag曾是以太坊实验室的一名博士后，由食品和软材料教授Raffaele Mezzenga领导，致力于创造一种新的黄金形式，其重量比传统的18克拉黄金重约五到十倍。常规混合物通常是四分之三的金和四分之一的铜，密度约为15 g / cm3。
对于这种新型轻质黄金而言，情况并非如此：其密度仅为1.7 g / cm3。尽管如此，它仍然是18克拉黄金。这种神奇的亮度是如何实现的? van’t Hag，Mezzenga及其同事使用金属纤维和聚合物胶乳代替了金属合金元素，形成了一个基质，在其中嵌入了金纳米晶体的薄盘。此外，轻巧的金色还包含无数微小的气孔，这些肉眼是看不见的。研究人员对这一过程的研究刚刚发表在《高级功能材料》杂志上。
嵌入乳胶基质中的金纳米片。图片来源：Stephan Handschin / ScopeM / ETH Zurich这是研究人员创建新型轻质黄金的方式：首先，他们将成分添加到水中并形成分散体。加入盐使分散体变成凝胶后，接着用酒精代替其中的水。
然后他们将醇凝胶放入压力室，在压力室中，高压和超临界CO2气氛可以使醇与CO2气体混溶。释放压力后，一切都会变成均匀的蛛丝状气凝胶。之后可以进一步施加热量以使塑料聚合物退火，从而使材料转变并压实为最终所需的形状，同时保留18克拉的成分。
塑料工件的特性
Mezzenga说：“这种黄金具有塑料的材料特性。”如果其中一部分掉落在坚硬的表面上，听起来就像塑料。但是它像金属金一样闪烁，可以抛光并加工成所需的形状。
信用：苏黎世联邦理工学院的研究人员甚至可以通过改变金的成分来调节材料的硬度。它们还可以用其他塑料(例如聚丙烯)代替基质中的胶乳。由于聚丙烯在某些特定温度下会液化，因此用它制成的“塑料金”可以模仿金的熔化过程，但温度要低得多。此外，金纳米粒子的形状可以改变材料的颜色：“纳米片”产生金的典型闪光，而金的球形纳米粒子则使材料具有紫罗兰色。
Mezzenga说：“一般来说，我们的方法使我们能够根据需要的特性来制造几乎任何种类的黄金。”
制表业和电子业的黄金
Mezzenga指出，尽管塑料金将在制造手表和珠宝时特别需要，但它也适用于化学催化，电子应用或辐射屏蔽。研究人员已经为工艺和材料申请了专利。
Mezzenga的科学家早在一段时间前就已经以世界上最轻的黄金而出名。黄金重量极轻，几乎无法漂浮在卡布奇诺泡沫上。 Mezzenga说：“但是材料太不稳定，无法加工。这一次我们为自己设定了一个清晰的目标，即创建一种轻质的金，该金也可以在当今使用的大多数应用中进行加工和使用。”