BTC/USD 8119.86 1.10%
ETH/USD 178.02 1.36%
LTC/USD 54.84 3.74%
BRENT/USD 59.76 -0.25%
GOLD/USD 1492.09 0.62%
RUB/USD 64.01 -0.51%
Tokyo
Moscow
New-York

Найден способ повышения прочности металла без снижения электропроводности

0

ученый с серебром

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.

модель

Модель нанокристаллической структуры внутри крупинки серебра. Примеси атомов меди зеленого цвета, а внутренние дефекты – длинные опускающиеся полосы.

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.

текст: Илья Бауэр, фото: University of Vermont