Исследователи из Университета Лихай, совместно с Центром комплексных нанотехнологий (CINT) Министерства энергетики США, сосредоточили внимание на том, как микроскопические границы в наноматериалах могут существенно влиять на их свойства. Эти границы представляют собой чрезвычайно маленькие участки, где атомы входят в контакт в кристаллической структуре.
Фади Абдельджавад, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Колледже инженерных и прикладных наук имени П. К. Россина Университета Лихай, объясняет, что при соединении атомов формируются нанокристаллы, обладающие размерами, сравнимыми с одной десятой тысячной толщины человеческого волоса. Эти нанокристаллы складываются, подобно паззлу, формируя большинство современных конструкционных материалов.
Специалисты выявили, что зоны соприкосновения кристаллов играют критически важную роль в поведении материала. В статье, опубликованной в Nano Letters, описано, каким образом малые аспекты, называемые тройными соединениями, способствуют стабильности наноматериалов при высоких температурах.
Состав нанокристаллических материалов — это ультратонкая сеть из малых кристаллов. Именно такой размер придаёт материалам высокую прочность. Однако удержание кристаллов в стабильном состоянии на протяжении времени остаётся сложной задачей, так как они стремятся увеличиваться, что может ослабить материал.
Учёные выяснили, что ключ к прочности этих структур при высоких температурах — тройные соединения, точки пересечения трёх нанокристаллов. Было обнаружено, что при добавлении определённых атомов в сплав, они предпочитают занимать позиции в тройных стыках. Такая «химическая сегрегация» позволяет препятствовать увеличению зёрен, предотвращая ослабление материала с течением времени.
Исследование продемонстрировало, что внедрение атомов золота в тройные стыки платиновых наноматериалов помогает поддерживать их стабильность при высоких температурах.
Абдельджавад подчеркивает, что понимание этих процессов открывает возможности для создания более эффективных нанокристаллических сплавов. Отбор элементов для тройных соединений может существенно укрепить материалы, что особенно важно в аэрокосмической и энергетической промышленности, где важны высокие температуры и долговечность.
Абдельджавад, работая над вычислительными моделями и прогнозами, объединил усилия с Центром интегрированных нанотехнологий. CINT предоставляет ресурсы и экспертные знания для проведения исследований в области материаловедения, нанотехнологий и нанофотоники на наномасштабном уровне.
Источник: iXBT
