2019年CAIA獎二等獎獲獎項目成果簡介：分析低熔點金屬納米線熔化再結晶行為與電學特性的新方法
完成單位： 天津理工大學材料科學與工程學院，北京衛星環境工程研究所
完成人：王學偉、劉慶鎖、段月琴、何朝成、杜學麗、蔡鋒石、張凱、劉宇明
成果簡介：
該研究成果屬于材料科學基礎研究領域，主要研究金屬納米線的熔化和凝固結晶行為及其電學性能等科學問題。在研究成果中，充分利用多孔氧化鋁模板的孔洞空間限域作用，使得金屬納米線在納米孔洞里形成熔化狀態并保持原有的納米形狀，進而研究與分析各種金屬納米線在熔化狀態下I-V特性和電阻溫度系數，以及納米尺度下固液界面處的電子傳輸特性。同時，獲得組分比例可調的合金納米線合成新方法，進而研究與分析不同組分比例的合金納米線在熔化再結晶過程中相關問題，以及納米孔洞限域作用下合金材料的晶化過程及晶粒大小的調控機理。
創新點及科學價值：
（1）申請人充分利用多孔氧化鋁模板一維孔洞的空間限域作用和熱穩定性，進而研究與分析各種低熔點金屬納米線在熔化狀態下電學特性，為研究液態一維金屬納米材料的相關性能提供了很好的方法。該研究成果開創了研究液態金屬納米線電輸運性能的先例，為理解和認識液態納米材料的特性奠定了重要的基礎。
（2）申請人發展了組分比例可控的合金納米線的制備方法，研究合金納米線在熔化再結晶過程中原子擴散、納米孔洞限域作用下合金材料的晶化過程。該研究成果不僅將成為研究一維液態合金特性和納米限域條件下液態合金結晶行為的新途徑，而且也為納米尺度下合金材料相圖的初步構建等熱力學問題提供了新的方式。
（3）申請人系統研究了低熔點金屬納米線在多孔氧化鋁孔洞里熔化再結晶過程中晶粒尺寸調控的方法和相關形成機理。這不僅為液態金屬在限域條件下晶粒細化和晶化機理認識提供了新思路，而且也為金屬納米線的力學性能以及催化性能的提升都有著重要的意義。
（4）申請人通過在低熔點金屬納米線熔化再結晶的過程中調控外加電場，創造性地研究了電場誘導液態金屬納米線再結晶的行為，分析在電場誘導下晶面分裂過程和相關機理，為液態金屬晶化過程中顆粒晶面調控提供了一條很好的思路和有益的參考。
社會經濟效益和應用前景：
金屬材料的晶粒細化一直是人們關注的焦點，該研究成果通過多次熔化再結晶和電場誘導結晶兩種方式對于金屬納米線的晶粒尺寸和晶面有效地進行調控，這有利于在金屬的力學和催化領域性能提升方面的應用。同時，利用液態金屬納米線陣列進行強電場誘導發射原子，進而有益于開發研究空間衛星的微型推進器。
