Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Scienza dei Materiali: Perfezionamento del difetto

Published on May 3, 2012 at 11:01 AM

I Forti metalli hanno una tendenza ad essere meno duttili - a meno che il metallo sembri essere un modulo peculiare di rame conosciuto come rame nanotwinned. Il sistema cristallino di rame nanotwinned esibisce molte interruzioni appropriatamente orientate in una schiera atomica altrimenti regolare. Queste interruzioni, malgrado la definizione “difetti„, realmente aumentano la concentrazione del metallo senza diminuire la sua duttilità, rendente la attraente per le applicazioni quali le unità a semiconduttore e le emulsioni sottili. Tuttavia, la relazione fra i beni di questi difetti e quelli dei metalli che contengono i difetti rimane poco chiara.

Ora, Zhaoxuan Wu ed i colleghe all'Istituto di A*STAR per il Computer a Alto Rendimento ora hanno realizzato una simulazione numerica su grande scala che fa luce su questa relazione. La simulazione ha indirizzato alcuni dei loro dati sperimentali precedenti e non spiegati.

L'immagine mostra la simulazione di un rame nanotwinned policristallino e dei sui difetti durante il carico di tensione. Cortesia di Immagine di Elsevier.

Nel 2009, i ricercatori avevano osservato che la concentrazione di rame nanotwinned ha raggiunto un massimo quando la dimensione dei difetti in suo sistema cristallino era circa 15 nanometri. Quando i difetti sono stati resi più piccoli o più grandi, la concentrazione del rame è diminuito. Ciò ha contraddetto il modello classico, che ha predetto che la concentrazione del metallo sarebbe aumentato continuamente mentre la dimensione di difetto è stata diminuita.

Wu ed i colleghe hanno indirizzato questa contraddizione usando una simulazione molto su grande scala di dinamica molecolare per calcolare come un cristallo di rame nanotwinned che consiste di più di 60 milione atomi deforma sotto pressione. Hanno osservato che la sua deformazione è stata facilitata da tre tipi di dislocazioni mobili in suo sistema cristallino. Significativamente, hanno trovato quell'di questi tre tipi di dislocazioni, chiamati una dislocazione 60°, interagita con i difetti in un modo che dipendeva dalla dimensione di difetto.

Le dislocazioni 60° potevano passare con i piccoli difetti in un modo continuo, creante molte nuove, dislocazioni altamente mobili che hanno ammorbidito il rame. D'altra parte, quando hanno incontrato i grandi difetti, una rete tridimensionale della dislocazione si è formata che funto da barriera per moto successivo della dislocazione, così rinforzando il rame. La simulazione ha predetto che la dimensione di difetto critico che separa questi due regimi di comportamento si è presentata a 13 nanometri, molto vicino al valore sperimentalmente misurato di 15 nanometri.

I risultati indicano che ci sono molti meccanismi differenti di deformazione che accadono in materiali nano-strutturati come rame nanotwinned. La Comprensione del ciascuno di loro permetterà che gli scienziati sintonizzino i beni materiali - mentre Wu commenta: “Per esempio, potremmo introdurre le barriere della dislocazione per fermare il loro moto, o cambi le energie dell'interfaccia di difetto per cambiare come deformano.„ Wu aggiunge che il punto seguente per il suo gruppo di ricerca sarà di considerare la diversità nelle dimensioni di difetto all'interno di singolo materiale.

Sorgente: a-star.edu.sg

Last Update: 4. May 2012 04:52

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit