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

Изучение Nanoscale Радиаци-Наведенного Повреждения

Published on November 19, 2012 at 3:46 AM

Для того чтобы построить следующее поколени ядерных реакторов, научные работники материалов пробуют открыть секреты некоторых материалов которые поражение радиоактивным излучением веротерпимое.

Штендер меди и утюга nano который был имплантирован с гелием (как увидено с электронным кинескопом скеннирования). Стрелка указывает к интерфейсу между 2 металлами. Кредит: Ландо Peri et al. /Caltech

Теперь исследователя на Институте Технологии Калифорнии (Caltech) приносили новое вникание до одно из тех секрет-как интерфейсы между 2 тщательно выбранными металлами могут поглотить, или излечить, поражение радиоактивным излучением.

«Когда это прибывает в выбирать правильные структурные материалы для предварительных ядерных реакторов, критическое что мы понимаем поражение радиоактивным излучением и свои влияния на свойствах материалов. И нам нужно изучить эти влияния на изолированных мелкомасштабных характеристиках,» говорит Джулию R. Greer, ассистента профессора науки материалов и механиков на Caltech. С тем в разуме, Greer и коллегаы от Caltech, Лаборатории Сандии Национальные, UC Berkeley, и Лаборатории Лос-Аламоса Национальной взглянули больше внимания на радиаци-наведенном повреждении, сигналя внутри полностью к nanoscale-где длины измерены в billionths метров. Их результаты кажутся он-лайн в журналах Выдвинули Функциональные Материалы и Малыми.

Во Время ядерного облучения, напористые частицы как нейтроны и ионы смещают атомы от их регулярн мест решетки внутри металлы которые составляют реактор, устанавливая каскадируют столкновений которые в конечном счете повреждают материалы как сталь. Один из субпродуктов этого процесса образование пузырей гелия. В Виду Того Что гелий не растворяет внутри твердые материалы, он формирует надутые пузыри газа которые могут коалесцировать, делая материальная пористую, хрупко, и поэтому впечатлительно к обрыву.

Некоторые nano-проектированные материалы могл сопротивлять такому повреждению и могут, например, предотвратить пузыри гелия от коалесцировать в более большие свободные пространства. На пример, некоторые металлические nanolaminates-материалы составленные весьма тонких чередуя слоев различной металл-был способны поглотить различные типы радиаци-наведенных дефектов на интерфейсах между слоями из-за рассогласования которое существует между их кристаллическими структурами.

«Люди имеют идею, от вычислений, чего интерфейсы в целом могут делать, а они знают от экспериментов чего их совмещенное глобальное влияние. Чего они не знают чего точно один индивидуальный интерфейс делает и какую специфической роли nanoscale проставляет размеры игру,» говорит Greer. «И то чего мы могли расследовать.»

Ландо Peri и Guo Qiang, оба postdoctoral эрудита в лаборатории Greer во время этого изучения, использовали химическую процедуру вызванную гальванизировать к или растут миниатюрные штендеры чисто меди или штендеры содержа точно один интерфейс-в котором кристалл утюга сидит на медном кристалле. После Этого, работающ с соучастниками на Сандии и Лос-Аламосе, для того чтобы скопировать влияние облучения гелия, они имплантировали те nanopillars с ионами гелия, обоими сразу на интерфейсе и, в отдельно экспериментах, повсеместно в штендер.

Исследователя после этого использовали единичную nanomechanical аппаратуру испытания, вызвали SEMentor, которое расположено в subbasement Лабораторий W.M. Keck Инджиниринга строя на Caltech, как к обжатию малюсенькие штендеры, так и к тяге на их как путь выучить о механически свойствах штендер-как их измененная длина когда некоторое усилие было прикладной, и куда они сломало, например.

«Эти эксперименты очень, очень чувствительно,» Ландо говорит. «Если вы думаете о ем, то каждое одно из штендер-которые только 100 нанометров широко и около 700 нанометров длинн-был тысяча времен более тонко чем одиночная стренга волос. Мы можем только увидеть их с микроскопами высок-разрешения.»

Команда нашла что как только они ввела небольшое количество гелия в штендер на интерфейсе между утюгом и кристаллами меди, прочность штендера увеличила больше чем 60 процентами сравненными к штендеру без гелия. Что много было предположено, Ландо объясняет, потому что «облучение твердея известное явление в кусковых материалах.» Однако, она замечает, такой твердеть типично соединена с охрупчиванием, «и мы не хотим материалы быть хрупки.»

Удивительно, исследователя нашли что в их nanopillars, увеличение в прочности не пришло вместе с охрупчиванием, также когда гелий был имплантирован на интерфейсе, или когда он был распределен более обширно. Деиствительно, найденные Greer и ее команда, материал могли поддерживать свою дуктильность потому что интерфейс сам мог деформировать постепенно под усилием.

Это значит что в металлическом nanolaminate материальном, малые пузыри гелия могл проникнуть к интерфейсу, который никогда больше чем немного 10 нанометров прочь, существенно излечивающ материал. «Чего мы показываем что оно не имеет значение если пузырь внутри интерфейс или равномерно распределенные- штендеры всегда не терпят неудачу в катастрофическом, то скачком способ,» Greer говорит. Она замечает что имплантированный гелий пузыр-которые описаны в Предварительных Функциональных Материалах бумаг-были один до 2 нанометра в диаметре; в будущих изучениях, группа повторит эксперимент с более большими пузырями на более высоких температурах для того чтобы представить дополнительные условия отнесенные к поражению радиоактивным излучением.

В Малой бумаге, исследователя показали что даже nanopillars сделанные полностью из меди, без наслаивать металлов, показанный облучени-наведенный твердеть. Т стоит на абсолютном контрасте с результатов от предыдущей работы другими исследователями на протон-облученных медных nanopillars, которые показали такие же прочности какие те которые не были облучены. Greer говорит что это указывает к потребности оценить разные виды облучени-наведенных дефектов на nanoscale, потому что они не могут все иметь такие же влияния на материалах.

Пока никто правоподобно для того чтобы строить ядерные реакторы из nanopillars в любое время скоро, Greer спорит что важно понять как индивидуальные интерфейсы и nanostructures поступают. «Эта работа по-существу учащ нам что дает материалам способность излечить радиацию повреждени-чточто допуски они имеют и как конструировать их,» она говорит. Что информацию можно включать в будущие модели материального поведения которые могут помочь с конструкцией новых материалов.

Источник: http://www.caltech.edu/

Last Update: 19. November 2012 04:33

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