211service.com
Stikls, kas ir stiprāks par tēraudu
Materiālu pasaulē izturība (spēka daudzums, ko viela var izturēt) un stingrība (tās spēja izturēt lūzumu) nav tikai dažādas īpašības; tos ir ļoti grūti sasniegt kopā. Tagad, sadarbojoties pētniekiem no Caltech un Enerģētikas departamenta Lawrence Berkeley Nacionālās laboratorijas, ir izveidots stikla veids, kam ir abas īpašības. Tas ir stiprāks un izturīgāks par tēraudu vai, patiešām, jebkuru citu zināmu materiālu. Materiālā ir pallādijs, metāls, kura iespēja izmantot brilles tika atzīta pirms 45 gadiem.
Sagraušanas pierādījums: Elektronu mikrogrāfs, kas uzņemts pēc lieces testa. Paraugs nesalūza.
Tas, iespējams, ir labākais pret bojājumiem izturīgākais materiāls, ko esam redzējuši, saka Roberts Ričijs , profesors Kalifornijas Universitātē Bērklijā, kurš pārbaudīja jauno materiālu. Viņš saka, ka neviens nekad nav sasniedzis tik stingrību no 100% stikla un ka pastāv potenciāls stikla masveida ražošanai.
Džūlija Grīra , Caltech materiālu zinātnes docents, kurš nebija iesaistīts materiāla izstrādē, saka, ka tam ir potenciāls pārvarēt ierobežojumus, kas vienmēr bijuši metāliskajiem stikliem.
Darbs ir izklāstīts pētījumā, kas šonedēļ publicēts žurnālā Dabas materiāli . Marioss Demetriou , Caltech profesors un darba vadošais autors, saka, ka darbs ietvēra visvienkāršākās stikla formas, ko sauc par marginālo stiklu, īpaši spēcīgas versijas atrašanu un pēc tam tās pārveidošanu vēl spēcīgākā formā, kas pazīstama kā lielapjoma stikls.
Mēs šeit atradām ļoti, ļoti izturīgu malējo stiklu, kas izgatavots no pallādija ar nelielām metaloīdu frakcijām, piemēram, fosforu, silīciju un germānu, un rezultātā tika iegūti viena milimetra biezi paraugi. Un mēs vienkārši teicām: pievienosim ļoti maz kaut ko, kas padarīs to masīvu, nepadarot to trauslu, saka Demetriou. Pievienojot šim marginālajam stiklam 3,5 procentus sudraba, Demetriou spēja palielināt biezumu līdz sešiem milimetriem, vienlaikus saglabājot tā stingrību.
Šo metālisko briļļu Ahileja papēdis ir tāds, ka, tos sasprindzinot vai mēģinot kaut kā deformēt, tās katastrofāli neizdodas, saka Grīrs. Tas notiek, veidojoties tā sauktajām bīdes joslām, maziem defektiem, kas saplūst vēnām līdzīgos veidos, kas ātri attīstās kā plaisas, izraisot stikla saplīst ļoti mazas spriedzes ietekmē. Tomēr, pēc pētnieku domām, pallādija stikls rada tik daudz šo joslu, ka tās veido bloķējošu modeli, kas novērš plaisu izplatīšanos, nepasliktinot materiāla vispārējās īpašības.
Ričijs saka, ka, iespējams, ir iespējams apvienot citus elementus, lai iegūtu vēl labākas brilles. Džons Levandovskis , Case Western Reserve universitātes metalurģijas profesors, saka: Viens no šī projekta rezultātiem būs rosināt daudz darbu saistītās jomās, pārbaudot detaļas, modelējot to, analizējot temperatūras efektus vai to, kas notiek, kad to pārbaudīsit.
Ierobežojums ir palādija ļoti augstās izmaksas. Tāpēc Ričijs saka, ka, lai gan ir neskaitāmi strukturāli pielietojumi, kas varētu izmantot šī materiāla augsto izturību un stingrību, piemēram, automobiļu un kosmosa komponenti, daudzi no tiem tirgū izrādīsies nepraktiski.
Demetriou ir optimistiskāks. Viņš uzskata, ka pieprasījums pēc metāla stikla jau ir, un saka, ka tāds produkts kā zobu implants, kas izgatavots no šiem materiāliem, varētu būt pieejams nākamo piecu gadu laikā. Viņš saka, ka tas piedāvātu labāku alternatīvu tradicionālajiem implantiem, kas izgatavoti no cēlmetāliem, kas ir mīkstāki un stingrāki un tādējādi, visticamāk, nodilst vai izraisa kaulu atrofiju.
Pirmais solis ir pārliecināt ražotāju, ka materiālam piemīt unikālas un neparastas īpašības, viņš saka. Pēc tam būs jāveic virkne testu par tā veiktspēju, ilgmūžību un bioloģisko saderību, pirms tiks galīgi noteikts, vai cenas būs konkurētspējīgas.
Runājot par liela mēroga konstrukciju, piemēram, tiltu, veidošanu, Demetriou saka, ka izmaksas, iespējams, to novērstu. Bet viņam ir cerības izstrādāt kaut ko lētāku. Ja mēs izstrādāsim dzelzs vai vara sakausējumu ar šīm īpašībām, viņš saka: es jums pateikšu: mēs uz visiem laikiem izslēgsim tēraudu no uzņēmējdarbības.