| www.ecnmag.com

Створено новий матеріал, що має рекордним значенням співвідношення міцності до ваги

Міжнародна група дослідників, на чолі якої стояли дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, розробила новий матеріал, що володіє рекордним значенням модуля міцності, співвідношення його механічної міцності до ваги. Основою нового матеріалу є магній, міцність якого була підвищена за рахунок наночастинок з карбіду кремнію, розміром менше ніж 100 нанометрів, рівномірно розподілені по всьому об’єму матеріалу в певній пропорції. Новий матеріал може бути використано в літакобудуванні, в автомобілебудуванні, в космічній техніці, в мобільній електроніці і в біомедичної техніки.

Основним досягненням в даному випадку є новий спосіб розсіювання і стабілізації наночастинок під час процесу лиття металу. Більше того, цей спосіб вже доведений вченими до рівня масштабованого технологічного процесу, який може бути використано не тільки у відношенні магнію, але й інших легких металів, що може бути корисно для виготовлення цілого ряду легких і міцних металевих композитних матеріалів.

"Ученим вже досить давно відомо, що наночастинки можуть підвищувати міцність металевих матеріалів, не надаючи негативного впливу на їх пластичність. Однак, нікому раніше не вдавалося забезпечити рівномірний розподіл керамічних наночастинок в легенях металах, таких, як магній і алюміній" - розповідає Ксяочун Лі ( Xiaochun Li), - "Використовуючи деякі фізичні явища та інноваційні методи обробки матеріалів, ми створили метод стабілізації наночастинок. І цей метод дозволить створити цілий ряд різних матеріалів. Ці матеріали будуть відрізнятися не тільки високою міцністю і малою вагою. Змінюючи розміри наночастинок, можна буде надати їм нові здібності, наприклад, здатність поглинати і розсіювати енергію під час ударних навантажень ".

Як згадувалося вище, впровадження наночасток в металевий матеріал повинно збільшувати міцність, а в деяких випадках і пластичність композитного матеріалу. Однак, нанорозмірні керамічні частинки мають тенденцію не розподіляються в матеріалі рівномірно, а збиватися в грудки. Для того, щоб уникнути цього, дослідники спочатку ввели наночастинки в сплав магнію-цинку. Властивості цього матеріалу і особливості кінетики руху наночастинок дозволили отримати рівномірне їх розподіл у всьому обсязі матеріалу. Потім, для підвищення щільності наночастинок вчені використовували технологію так званого скручування під тиском (high-pressure torsion).

Під час випробувань властивостей нового матеріалу вчені зосередились в першу чергу на вимірах його механічної міцності, навантажуючи смугу матеріалу вантажем до тих пір, поки ця смуга не ламалася. Крім цього, були проведені вимірювання стабільності властивостей матеріалу в умовах високих температур. І у всіх випадках цей матеріал, що складається з 86 відсотків магнію і 15 відсотків наночастинок, продемонстрував рекордні на сьогоднішній день значення.

"Отримані нами результати є тільки верхівкою айсберга" - розповідає Ксяочун Лі, - "А в нижній частині цього айсберга ховається цілий клас нових матеріалів, що володіє набором революційних механічних властивостей і функціональних особливостей".

 

At left, a deformed sample of pure metal; at right, the strong new metal made of magnesium with silicon carbide nanoparticles. Each central micropillar is about 4 micrometers across

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль