المواد

اكتشف العلماء أن المعدن يصبح أقوى في الأحجام المجهرية

اكتشف العلماء أن المعدن يصبح أقوى في الأحجام المجهرية



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

العملات المعدنية في محفظتك ، والأواني الفضية على طاولتك ، وحتى العوارض الفولاذية التي تحمل المباني من حولك ، كلها مصنوعة من حبيبات معدنية صغيرة. تحت المجهر ، تشبه هذه المعادن بلورات متشابكة ومتشابكة.

من المعروف بين علماء المواد أن المعدن يصبح أقوى حيث تصبح الحبيبات المعدنية التي يتكون منها أصغر - ولكن فقط إلى حد معين ، 10 نانومتر في القطر.

الآن ، أثبت فريق من العلماء أن المعدن يمكن ، في الواقع ، أن يصبح قويًا للغاية ، حتى لو كان أصغر من 10 نانومتر.

تتفاعل الذرات مع بعضها البعض

مكنت التجارب التي أجراها فريق دولي من الولايات المتحدة والصين العلماء من إدراك أن عينات النيكل موجودة ثلاثة نانومتر في القطر ، وتحت الضغوط العالية ، أصبح أقوى مع تصغير حجم الحبوب.

يوضح الباحث السابق لما بعد الدكتوراه في جامعة يوتا ، Zhou Xiaoling ، والأستاذ المساعد في الجيولوجيا ، Lowell Miyagi ، أن نتائجهم تساعد في إظهار كيفية تفاعل الذرات الفردية من الحبيبات المعدنية مع بعضها البعض. كما أنها تفتح طريقة جديدة لإنشاء معادن فائقة القوة.

قال تشو "تشير نتائجنا إلى استراتيجية محتملة لصنع معادن فائقة القوة. في الماضي ، اعتقد الباحثون أن أقوى حجم للحبوب كان حوالي 10-15 نانومتر. لكننا وجدنا الآن أنه يمكننا صنع معادن أقوى عند أقل من 10 نانومتر."

كيف أجرى العلماء اختباراتهم؟

من أجل الوصول إلى هذا الاستنتاج الجديد ، اختبر الفريق عينات من النيكل. وضعوا عينات مختلفة من حجم الحبيبات تحت ضغط شديد في خلية سندان ماسي واستخدموا حيود الأشعة السينية لمراقبة التغيرات النانوية.

وأوضح مياجي: "إذا سبق لك أن لعبت مع زنبرك من قبل ، فمن المحتمل أنك شدته بقوة بما يكفي لتخربه حتى لا يفعل ما يفترض أن يفعله". "هذا هو أساسًا ما نقيسه هنا ؛ مدى صعوبة الضغط على هذا النيكل حتى نشوهه بعد نقطة قدرته على التعافي."

لاحظ الباحثون أن القوة استمرت في الارتفاع ، وصولًا إلى أصغر حجم للحبوب متاح: ثلاثة نانومتر.

انظر أيضًا: الحياة على القمر ممكنة: الأكسجين والمعادن المستخرجة من التربة القمرية

ال ثلاثة نانومتر كانت الحبوب قادرة على تحمل قوة 4.2 جيجا باسكال - أي ما يعادل عشرة 10000 رطل. أفيال تجلس على كعب عالٍ واحد - قبل أن يتشوه. هذا يجعلها 10 مرات أقوى من حبوب النيكل التجارية.

إنه إدراك مثير ، ومع ذلك ، فقد ذكر مياجي "ليس لدينا العديد من التطبيقات ، صناعيًا ، للأشياء التي تكون فيها الضغوط عالية كما في هذه التجارب ، ولكن من خلال إظهار الضغط هو إحدى طرق قمع تشوه حدود الحبوب التي يمكننا التفكير فيها استراتيجيات أخرى لقمعه ، ربما باستخدام بنى مجهرية معقدة حيث يكون لديك أشكال حبيبية تمنع انزلاق الحبوب إلى بعضها البعض ".

تم نشر نتائجهم في طبيعة في يوم الاثنين.


شاهد الفيديو: دروس في بصرية المعادن optical Mineralogy المجهر المستقطب (أغسطس 2022).