Исследования показывают, что можно получить медь в
четыре раза тверже, чем известный коммерческий материал. При этом можно
сохранить и пластичность меди заодно. Что интересно, термопроводность и
электропроводность этого материала тоже хороши, изготовление, например
электрических проводов с улучшенными механическими свойствами выглядит
и вообще многообещающим…
Твердость металлов зависит от их микроструктуры – чем меньше
зерно, тем выше твердость металла. Тем не менее есть один вопрос,
который интересовал всех – применим ли этот фундаментальный принцип к
структурам со сверх малым зерном?
Материаловеды всего мира давно пытаются получить ответ на
этот вопрос, и вот теперь счастье улыбнулось интернациональной группе
китайско-датских исследователей – представителей академических и
отраслевых научно-исследовательских организаций, которые достигли
прорыва в понимании физики явления. И научный результат, полученный
учеными, и его последствия для технологии совершенно очевидно имеют
огромную важность. Результаты исследований опубликованы в
последнем номере журнала Science (L. Lu, X. Chen, X. Huang, K. Lu.
Revealing the Maximum Strength in Nanotwinned Copper, – Science
30 January 2009: Vol. 323. no. 5914, pp. 607 – 610; DOI:
10.1126/science.1167641).
Как и предполагалось, твердость поликристаллических
материалов возрастает с уменьшением размера зерна. Однако,
атомистические представления и неоднократное моделирование
предполагали, что при зернистости ниже критического размера, металл
может стать мягче. Эксперимент не только подтвердил теоретические
выкладки, но и точно показал границу перехода – при зерне меньше
15 нанометров, металл опять становится мягче. Максимум твердости
приходится на средний размер зерна, равный 15 нм (1 нм = 10-9 м).
Исследования структуры различной зернистости с использованием
электронной микроскопии позволили установить процессы, ответственные за
изменение твердости при уменьшении зерна, которые оказались достаточно
сложными.
Полученные успешные результаты и образцы сверхтвердых
нано-металлов являются многообещающими для продолжения совместных
исследований между Китаем и Данией. Стороны предполагают
сконцентрировать усилия и начать исследования в области практических
применений сделанного открытия.
Евгений Биргер |
