Ученые обнаружили новый механизм, который позволяет значительно повышать прочность металлов и керамики без ухудшения показателей их электропроводности.
Все металлы имеют дефекты, которые часто приводят к нежелательным свойствам, таким как хрупкость или ослабление. Это побудило ученых создавать различные сплавы или тяжелые смеси материалов, чтобы сделать их более прочными. Но побочным эффектом усиления является потеря электрической проводимости.
Для решения этой проблемы команда исследователей из Калифорнийского и Вермонтского университетов совместно с экспертами из нескольких национальных лабораторий США начала изучать основополагающие идеи конструирования материалов, связанные с сокращением размеров структурных элементов и их связывания. Хотя они помогали создавать более прочные сплавы и керамику более 70 лет, но при достижении наномасштабов перестали работать.
В результате исследователи обнаружили, что объединение этих двух подходов позволяет использовать нанодефекты для усиления внутренней структуры.
На практике команда добавила немного меди к серебру, чтобы контролировать поведение дефектов. Тем самым ученые использовали дефекты в своих интересах для укрепления металла без снижения его электропроводности. Поскольку примеси атомов меди составляли менее 1% от общего количества серебра и проходят вдоль каждой границы раздела, а не между ними, то не нарушают движения электронов.
Прочность созданного таким образом серебра была на 42% выше показателя предыдущего мирового рекорда, а при оптимальном соотношении твердость его термообработанной версии может быть еще выше.
По словам ученых, данный подход применим ко многим другим металлам. В перспективе новый класс материалов позволит повысить эффективность солнечных батарей, уменьшить массу самолетов и сделать атомные электростанции более безопасными.
Недавно инженеры также изобрели пенометалл, который можно сращивать без плавления.
Для развития канала, нам важна Ваша поддержка, подписывайтесь на канал и ставьте лайки.