Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

De wetenschap van Materialen: Het Perfectioneren van het tekort

Published on May 3, 2012 at 11:01 AM

De Sterke metalen hebben een tendens minder kneedbaar te zijn - tenzij het metaal een eigenaardige vorm van koper gebeurt te zijn wordt bekend die als nanotwinned koper. De kristalstructuur van nanotwinned koper tentoonstelt vele hechte onderbrekingen in een anders regelmatige atoomserie. Deze onderbrekingen, ondanks wordt genoemd „tekorten“, verhogen eigenlijk de sterkte van het metaal zonder zijn rekbaarheid te verminderen, die het maakt voor toepassingen zoals halfgeleiderapparaten en dunne filmdeklagen aantrekkelijk. Nochtans, blijft het verband tussen de eigenschappen van deze tekorten en die van de metalen die tekorten bevatten onduidelijk.

Nu, hebben Zhaoxuan Wu en de medewerkers bij het Instituut A*STAR voor de Gegevensverwerking van Hoge Prestaties nu een numerieke simulatie uitgevoerd op grote schaal die licht op deze verhouding afwerpt. De simulatie richtte sommige van hun vorige, onverklaarde experimentele gegevens.

Het beeld toont de simulatie van polycrystalline koper en zijn tekorten tijdens treklading nanotwinned. De hoffelijkheid van het Beeld van Elsevier.

In 2009, hadden de onderzoekers opgemerkt dat de sterkte van koper bereikte een maximum nanotwinned toen de grootte van de tekorten in zijn kristalstructuur ongeveer 15 nanometers was. Toen de tekorten kleiner of groter werden gemaakt, de verminderde sterkte van het koper. Dit sprak het klassieke model tegen, dat voorspelde dat de sterkte van het metaal voortdurend zou stijgen aangezien de tekortgrootte werd verminderd.

Wu en de medewerkers richtten deze tegenspraak door een moleculaire dynamicasimulatie te gebruiken zeer op grote schaal om te berekenen hoe a koperkristal nanotwinned dat uit meer dan 60 miljoen atomen bestaat misvormt onder druk. Zij merkten op dat zijn misvorming door drie soorten mobiele dislocaties in zijn kristalstructuur werd vergemakkelijkt. Beduidend, vonden zij dat één van deze drie soorten dislocatie, een dislocatie 60°, in wisselwerking stond op een bepaalde manier met tekorten riep die van de tekortgrootte afhingen.

De dislocaties 60° konden door kleine tekorten op een ononderbroken manier overgaan, die tot vele nieuwe, hoogst mobiele dislocaties leidt die het koper zacht werden. Anderzijds, toen zij grote tekorten ontmoetten, een driedimensioneel gevormd dislocatienetwerk dat als barrière voor verdere dislocatiemotie dienst deed, waarbij het koper wordt versterkt. De simulatie voorspelde dat de kritieke tekortgrootte die deze twee regimes van gedrag scheidt bij 13 nanometers voorkwam, zeer dicht aan de experimenteel gemeten waarde van 15 nanometers.

De resultaten tonen aan dat er vele verschillende misvormingsmechanismen die in nano-gestructureerde materialen voorkomen als nanotwinned koper zijn. Het Begrip van elk van hen zal wetenschappers toestaan om materiële eigenschappen te stemmen - aangezien Wu becommentarieert: „Bijvoorbeeld, konden wij dislocatiebarrières introduceren om hun motie, of de interfaceenergieën van het veranderingstekort tegen te houden om te veranderen hoe zij.“ misvormen Wu voegt toe dat de volgende stap voor zijn onderzoeksteam de met diversiteit in tekortgrootte binnen één enkel materiaal rekening te houden zal zijn.

Bron: a-star.edu.sg

Last Update: 4. May 2012 04:51

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