Акция
Блог
Процитировать
Печать
Электронная почта
ЗакладкаНаука Каждый День (9 февраля 2010) — Исследователи в Калифорнийском Институте Технологии (Caltech) развили способ сделать некоторые общеизвестно хрупкие материалы податливыми - все же более сильный чем когда-либо - просто, уменьшая их размер.
- Наука Материалов
- Гражданское строительство
- Нанотехнология
- Постройка
- Неорганическая химия
- Технология Оружия
- Металлургия
- Металл
- Наука материалов
- Предел прочности
Работа, Dongchan Jang, старшим постдокторским ученым, и Джулией Р. Грир, доцентом науки материалов и механики в Caltech, могла в конечном счете привести к развитию инновационных, суперсильных, все же осветить и терпимые к повреждению материалы. Эти новые материалы могли использоваться как компоненты в структурных заявлениях, такой как в легких космических транспортных средствах, которые длятся дольше под чрезвычайными условиями окружающей среды и в военно-морских судах, которые являются стойкими к коррозии и изнашиванию.
Бумага о работе кажется в прогрессе 7 февраля выпуск онлайн Материалов Природы журнала.
"Исторически," говорит Грир, "структурные материалы должны были всегда полагаться на свои условия обработки, и таким образом были 'рабами' их свойств." Например, керамика очень сильны, который делает их большими для структурных заявлений. В то же самое время, эти материалы очень тяжелы, который проблематичен для многих заявлений, и они являются чрезвычайно ломкими, который является меньше чем идеал для того, чтобы поддержать тяжелые грузы. Фактически, говорит Грир, "они терпят неудачу катастрофически под механическими грузами." Металлы и сплавы, с другой стороны, податливы, и поэтому вряд ли разрушить, но испытать недостаток в силе керамики.
Ученые материалов развили интригующий класс материалов, названных гладкими металлическими сплавами, которые являются аморфными и испытывают недостаток в прозрачной структуре традиционных металлов. Материалы, также известные как металлические очки, составлены из случайных мер металлических элементов как цирконий, титан, медь, и никель. Они легки - "огромное преимущество" для их объединения в новые типы устройств, Грир говорит - и все же сопоставим в силе керамике. К сожалению, их случайная структура делает металлические очки весьма ломкими. "Они также терпят неудачу катастрофически под растяжимыми грузами," говорит она.
Но теперь, Greer и Jang, первый автор на бумаге Материалов Природы, развили стратегию преодолеть эти препятствия - делая металлические очки, которые являются почти vanishingly маленькие.
Ученые разрабатывали процесс, чтобы сделать богатые цирконием металлические стеклянные столбы, которые являются только 100 миллимикронами в диаметре - примерно в 400 раз более узкий чем ширина человеческих волос. В этом размере говорит Грир, "металлические очки становятся не только еще более сильными, но также и податливыми, что означает, что они могут быть искажены к определенному удлинению без ломки. Сила плюс податливость," говорит она, представляет "очень прибыльную комбинацию для структурных заявлений."
Пока еще, нет никаких непосредственных заявлений для новых материалов, хотя может быть возможно объединить nanopillars во множества, которые могли тогда сформировать стандартные блоки больших иерархических структур с силой и податливостью меньших объектов.
Работа, однако, "убедительно показывает, что 'размер' может успешно использоваться как параметр проекта," говорит Грир. "Мы входим в новую эру в науку материалов, где структурные материалы могут быть созданы не только, используя структуры монолита, как керамика и металлы, но также и вводя 'архитектурные' особенности в них."
Например, Greer работает для изготовления архитектуры "кирпича-и-миномета", используя крошечные пластины металлического стеклянного и ультрамелкозернистого податливого металла с nanoscale измерениями, которые могли тогда использоваться, чтобы изготовить новые технические соединения с усиленной силой и податливостью.
Чтобы использовать этот управляемый архитектурой подход, чтобы создать структурные материалы с расширенными свойствами, - которые, например, суперсильны, все же осветите и податливый - исследователи должны понять, как каждая составная часть искажает во время использования и под напряжением.
"Наши результаты," говорит она, "обеспечивают сильный фонд для того, чтобы он использовал nanoscale компоненты, которые способны к поддержке очень высоких грузов, не показывая катастрофический отказ, в оптовом масштабе структурные заявления определенно, включая архитектурный и микроструктурный контроль."
Добавляет Грир: "особенно прохладный аспект эксперимента - то, что почти невозможно сделать! Dongchan, мой удивительный постдоктор, был в состоянии сделать отдельный растяжимый металлический стакан с 100 диаметрами нм nanopillar образцами, которые никто никогда не делал прежде, и затем использовал наше изготовленное на заказ на месте механический инструмент деформации, SEMentor, чтобы выполнить эксперименты. Он изготовил образцы, проверил их, и проанализировал данные. Вместе мы были в состоянии интерпретировать результаты и сформулировать феноменологическую теорию, но кредит идет все к нему."
Работа в газете Материалов Природы финансировалась Национальным научным фондом и Office Военно-морского Исследования, и использовала услуги изготовления и характеристики Института Нанонауки Kavli в Caltech.
Источник Истории:
Приспособленный от материалов обеспечил Калифорнийским Институтом Технологии.
Ссылка Журнала:
- Jang и др. Переход от "сильный все же ломкий" к более-сильному-и-податливому государству сокращением размера металлических очков. Материалы Природы, 2010; ДОИ: 10.1038/nmat2622
Отметьте: Если никакому автору не дают, источник процитирован вместо этого.
увеличить
Новый Сложный Материал Почти Лучше Чем
Перламутровый 
Nanomaterials Проявляют
Неожиданную Силу Под Напряжением 
Новые Стеклянные титаном Сплавы Жестки, Дешевы И
Легки 
Новый Подход К Разработке Для Чрезвычайной Окружающей
среды 
Инженеры Стремятся Делать Путешествие самолётом Более
зеленым 