«Вечные» сплавы: квантовая механика против сломанных деталей

Учёные разработали новый метод тестирования материалов на основе принципов квантовой механики, который позволяет существенно улучшить предсказания о их пластичности. Это открытие может привести к созданию практически "неразрушимых" металлов для использования в компонентах различных приложений. Исследование проведено совместно учеными из Национальной лаборатории Эймса и Техасского университета A&M.

Новый метод, основанный на квантовой механике, уже показал свою эффективность на рефракторных многопринципных элементных сплавах, которые часто не обладают необходимой пластичностью для использования в экстремальных условиях, таких как технологии синтеза, аэрокосмические приложения и другие сферы, где металлы должны выдерживать экстремальные температуры.

Основной проблемой в таких индустриях на протяжении многих десятилетий оставалась сложность предсказания порогов деформации металлов без ущерба для их прочности. Это приводило к необходимости использования метода проб и ошибок, что было связано с высокими затратами на повторное тестирование материалов и требовало значительного времени.

Новый подход включает в анализ материалов феномен локального атомного искажения, при котором каждый атом имеет различную форму и постоянно адаптируется, чтобы соответствовать пространству, которое он занимает. Прасант Сингх, ведущий теоретических исследований в лаборатории Эймс, утверждает, что текущие методы тестирования не эффективны при различении пластичных и хрупких систем при малых изменениях состава. Однако новый метод позволяет учесть такие незначительные детали благодаря добавлению квантово-механической особенности, которой ранее не хватало.

По словам Сингха, разработанный метод позволяет тестировать тысячи материалов за очень короткое время, делая беспрецедентные предсказания о различных материалах и сочетаниях, которые стоит дополнительно исследовать. Это открытие открывает путь к созданию неразрушимых сплавов, способных изменить многие отрасли промышленности.