ทำไมค่อยๆทำเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง

จากกระดูกไปจนถึงใยแมงมุมตัวอย่างของโครงสร้างแบบลำดับชั้นที่มอบความแข็งแกร่งให้กับวัสดุที่มีอยู่มากมายในธรรมชาติ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจะเลียนแบบวิธีการเพิ่มคุณสมบัติทางกลอย่างรวดเร็ว แต่ทำไมโครงสร้างเหล่านี้จึงปรับปรุงความแข็งแรงจึงไม่เข้าใจดีนักเสมอไป นักวิจัยในจีนและสหรัฐอเมริกาไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างไล่ระดับสามารถเพิ่มความแข็งแรงของ

วัสดุเหล่านี้ได้ แต่ยังเผยให้เห็นกลไกเบื้องหลัง

คุณสมบัติทางกลที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้ด้วยการทดลองอย่างเป็นระบบและการจำลองโครงสร้างทองแดงแบบนาโนคู่ผ่านชุดการทดลองอย่างเป็นระบบและแบบจำลองอะตอมมิก พวกเขาเชื่อว่างานนี้อาจช่วยให้มีข้อมูลมากขึ้นในการใช้โครงสร้างการไล่ระดับสีเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับระบบวัสดุอื่น ๆ

งานนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกในการรวมการไล่ระดับโครงสร้างที่ระดับความยาวต่างกันเพื่อผลักดันขีดจำกัดความแข็งแรงของวัสดุการจับคู่คริสตัลหมายถึงการเติบโตของผลึกที่แยกจากกันโดยมีจุดขัดแตะที่ใช้ร่วมกัน เพื่อให้พลังงานของส่วนต่อประสานต่ำกว่าขอบเขตเกรนปกติระหว่างคริสตัลที่จัดวางตามอำเภอใจ ขอบคู่สามารถส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของคริสตัลได้โดยการปิดกั้นความคลาดเคลื่อน ซึ่งเป็นข้อบกพร่องในการจัดเรียงตะแกรงคริสตัลที่สามารถเคลื่อนผ่านคริสตัลได้ การเคลื่อนที่ของขอบคู่นั้นยังสามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของความเค้นและความเครียดของวัสดุได้อีกด้วย เป็นผลให้ขอบเขตคู่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางโลหะวิทยาหลายอย่าง รวมถึงการชุบแข็งด้วยแรงกระแทก งานเย็น และการชุบแข็ง

Huajian GaoและLei Luและเพื่อนร่วมงานที่ Institute of Metal Research and University of Science and Technology of China ในเสิ่นหยาง ประเทศจีน และมหาวิทยาลัย Brown ในสหรัฐอเมริกา ใช้อิเล็กโทรดโพซิชั่นเพื่อปลูกตัวอย่างทองแดงคู่ที่มีความกว้างและความสูงของคริสตัลที่ค่อยๆ เพิ่มขนาดขึ้น ตั้งแต่ 29 นาโนเมตร และ 2.5 ไมโครเมตร ถึง 72 นาโนเมตร และ 15.8 ไมโครเมตร 

ในขณะที่การแยกส่วนประกอบผลึกคู่

ที่มีขนาดเกรนที่เล็กกว่าจะมีความแข็งแรงของผลผลิตที่มากกว่า โครงสร้างการไล่ระดับโดยรวมนั้นแข็งแกร่งยิ่งขึ้นที่ 481 ± 15 MPa ซึ่งเทียบได้กับเหล็กกล้าไร้สนิมโครงสร้างที่ใช้กันทั่วไป นักวิจัยยังตั้งข้อสังเกตว่าอัตราการแข็งตัวของงานสำหรับโครงสร้างการไล่ระดับสีสูงกว่าส่วนประกอบแต่ละส่วน

รู้จุดแข็งของคุณทองแดงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุก่อสร้างเพื่อให้การศึกษาพบว่าการปรับปรุงความแข็งแรงของมันมีคุณค่าที่แท้จริง อย่างไรก็ตาม Gao, Lu และเพื่อนร่วมงานสามารถวิเคราะห์เพิ่มเติมได้ โดยอธิบายว่าเหตุใดการเพิ่มการไล่ระดับโครงสร้างของโครงสร้างคู่จึงเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุ ซึ่งเป็นการเปิดทางสำหรับคุณสมบัติทางวิศวกรรมเชิงกลยุทธ์ของวัสดุโดยใช้โครงสร้างการไล่ระดับสี

Fade ช่วยเพิ่มความเสถียรของแบตเตอรี่ลิเธียมการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเผยให้เห็นกลุ่มของความคลาดเคลื่อนแบบเข้มข้น ซึ่งนักวิจัยได้ระบุโหมดสองโหมด ซึ่งโหมดหนึ่งมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการเสียรูปของพลาสติกเมื่อโหลดตั้งฉากกับขอบคู่ ในขณะที่โหมดอื่นพบเห็นได้ทั่วไปในฟิล์มบาง คอมโพสิตหลายชั้น และ โครงสร้าง nanotwinned ที่มุ่งเน้นสูง การจำลองแบบอะตอมมิคเปิดเผยว่าวิธีที่โหมดทั้งสองนี้มีปฏิสัมพันธ์และเคลื่อนที่จะเพิ่มความแข็งแกร่งของคริสตัล การรวมกลุ่มของความคลาดเคลื่อนแบบเข้มข้นเหล่านี้ไม่มีอยู่ในผลึกคู่โดยไม่มีโครงสร้างการไล่ระดับสี

พวกเขาสรุปว่า “แนวคิดการเสริมความแข็งแกร่ง

ด้วยการไล่ระดับสี nanotwinned ที่เสนอในงานนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการรวมการไล่ระดับโครงสร้างที่ระดับความยาวต่างกันเพื่อผลักดันขีดจำกัดความแข็งแรงของวัสดุและอาจจำเป็นต่อการสร้างโลหะรุ่นต่อไปที่มีความแข็งแรงสูงและสูง ความเหนียว”

ความสามารถในการจัดการและตรวจสอบอิเล็กตรอนเดี่ยวในโครงสร้างที่กำหนดโดยอะตอมที่ออกแบบไว้ล่วงหน้านั้นเป็นเป้าหมายที่ยาวนานสำหรับนักฟิสิกส์เรื่องย่อ ทีมงานที่นำโดยRobert Wolkowจาก University of Alberta ในเมือง Edmonton ประเทศแคนาดา ประสบความสำเร็จในการทำเช่นนี้ นอกจากจะเป็นประโยชน์สำหรับการศึกษาขั้นพื้นฐานแล้ว โครงตาข่ายของนักออกแบบดังกล่าวยังสามารถนำมาใช้ทำวงจรอะตอมได้ในอนาคตอีกด้วย

“ตอนนี้เราสามารถเล่นกับประจุเดียว (อิเล็กตรอน) ในโครงสร้างที่กำหนดอะตอมของการออกแบบของเราเองได้เป็นครั้งแรก” สมาชิกในทีมMohammad Rashidiซึ่งอยู่ที่ศูนย์วิจัยนาโนเทคโนโลยีและ Quantum Silicon ทั้งใน Edmonton อธิบาย “ก่อนหน้านี้ ทำได้เฉพาะกับอะตอมและโมเลกุลที่แยกได้บนพื้นผิวที่เป็นฉนวนเท่านั้น ในงานของเรา เราสามารถวางอะตอมได้ตามต้องการและประกอบโครงสร้างของพันธะห้อยต่องแต่งบนพื้นผิวซิลิกอนที่ปลายไฮโดรเจน จากนั้นเราสามารถติดตามว่าอิเล็กตรอน ‘กระโดด’ ระหว่างอะตอมในโครงสร้างอะตอมเทียมได้อย่างไร

“เราสร้างและลบพันธะที่ห้อยต่องแต่ง (ซึ่งเป็นอะตอมของซิลิกอนที่ขาดอะตอมไฮโดรเจนไปผูกมัด ไม่เหมือนเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด) ด้วยความแม่นยำของอะตอมโดยใช้ปลายการสแกนของกล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอม (AFM)” เขากล่าว “เทคนิคนี้ช่วยให้เราสามารถออกแบบการจัดเรียงเฉพาะของพันธะห้อยต่องแต่งด้วยปฏิสัมพันธ์ที่ปรับอย่างแม่นยำระหว่างกัน และช่วยให้มีความเป็นไปได้มากมายสำหรับการทดลองแบบกำหนดเป้าหมายในโครงสร้างทางวิศวกรรมของนักออกแบบที่นอกเหนือไปจากที่นักเคมีสามารถสังเคราะห์ได้”

ทิป AFM จะยกอะตอมซิลิกอนขึ้นโดยอัตโนมัติAFM เป็นเทคนิคความละเอียดสูงพิเศษที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถสังเกตวัตถุขนาดเล็กมาก แม้กระทั่งอะตอมเดี่ยว ทำงานโดยการตรวจจับภูมิประเทศของตัวอย่างขณะที่สแกนผ่านด้วยปลายแหลมที่แหลมมากซึ่งติดตั้งอยู่บนคานยื่นที่สะท้อน

นักวิจัยของ Edmonton ได้ใช้ AFM เพื่อสิ่งอื่นที่ไม่ใช่เพียงแค่การถ่ายภาพ เช่นเดียวกับการสร้างและการลบพันธะที่ห้อยต่องแต่งในโครงสร้างอะตอมเทียม พวกเขายังใช้เพื่อยกอะตอมของซิลิกอนในโครงสร้างด้วยกลไก กระบวนการนี้ ซึ่งทำให้อะตอมของซิลิกอนต้องการที่จะมีประจุลบ ค่อนข้างแตกต่างไปจากเทคนิคทั่วไปที่ใช้แรงดันไบแอสที่ปลายเพื่อควบคุมสถานะประจุของอะตอมแต่ละตัวด้วยไฟฟ้า

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย