Die Münzen in Ihrer Brieftasche, das Besteck auf Ihrem Tisch und sogar die Stahlträger, die die Gebäude um Sie herum halten, bestehen alle aus kleinen Metallkörnern. Unter dem Mikroskop ähneln diese Metalle ineinandergreifenden und verwobenen Kristallen.
Materialwissenschaftlern ist bekannt, dass Metall stärker wird, wenn die Metallkörner, aus denen es besteht, kleiner werden - aber nur bis zu einem bestimmten Punkt. 10 Nanometer im Durchmesser
Jetzt a Wissenschaftlerteam hat bewiesen, dass Metall tatsächlich ultrafest werden kann, selbst wenn es kleiner ist als 10 Nanometer .
Atome interagieren miteinander
Experimente durchgeführt von internationales Team aus den USA und China haben es Wissenschaftlern ermöglicht zu erkennen, dass Nickelproben vorhanden sind drei Nanometer im Durchmesser und unter hohem Druck wurde stärker, wenn die Körner in der Größe minimiert wurden.
Der ehemalige Postdoktorand der Universität von Utah, Zhou Xiaoling, und der außerordentliche Professor für Geologie, Lowell Miyagi, erklären, dass ihre Ergebnisse zeigen, wie einzelne Atome von Metallkörnern miteinander interagieren. Sie eröffnen auch eine neue Methode zur Erzeugung von Ultra-starke Metalle.
Zhou sagte " Unsere Ergebnisse legen eine mögliche Strategie für die Herstellung ultrastarker Metalle nahe. In der Vergangenheit glaubten die Forscher, dass die stärkste Korngröße bei 10 bis 15 Nanometern liegt. Jetzt stellten wir jedoch fest, dass wir bei weniger als 10 Nanometern stärkere Metalle herstellen können. "
Wie haben die Wissenschaftler ihre Tests durchgeführt?
Um zu dieser neuen Schlussfolgerung zu gelangen, testete das Team Nickelproben. Sie platzierten verschiedene Korngrößenproben unter starkem Druck in einer Diamantambosszelle und verwendeten Röntgenbeugung, um die nanoskaligen Veränderungen zu beobachten.
"Wenn Sie jemals mit einer Feder herumgespielt haben, haben Sie wahrscheinlich stark genug daran gezogen, um sie zu ruinieren, damit sie nicht das tut, was sie tun soll." Miyagi erklärt . "Das ist im Grunde das, was wir hier messen; wie stark wir auf dieses Nickel drücken können, bis wir es über den Punkt hinaus verformen würden, an dem es sich erholen kann."
Die Forscher stellten fest, dass die Festigkeit bis zur kleinsten verfügbaren Korngröße weiter anstieg: drei Nanometer.
Die drei Nanometer Getreide konnte einer Kraft von standhalten 4,2 Gigapascal - das Äquivalent von zehn 10.000 lbs. Elefanten sitzen auf einem einzigen hohen Absatz - bevor er deformiert wurde. Das macht es 10 mal stärker als handelsübliches Nickelkorn
Es ist jedoch eine aufregende Erkenntnis Miyagi hat erwähnt "Wir haben industriell nicht viele Anwendungen von Dingen, bei denen der Druck so hoch ist wie in diesen Experimenten, aber indem wir zeigen, dass Druck eine Möglichkeit ist, die Verformung der Korngrenzen zu unterdrücken, können wir über andere Strategien nachdenken, um ihn zu unterdrücken, vielleicht unter Verwendungkomplizierte Mikrostrukturen, bei denen Sie Kornformen haben, die das Gleiten von Körnern aneinander vorbei verhindern. "
Ihre Ergebnisse wurden veröffentlicht in Natur am Montag.