Літосфера Землі надихає на створення нових матеріалів

18.01.2021

Оригінал статті: Yan Beygelzimer, Roman Kulagin, Peter Fratzl, Yuri Estrin. Earth’s Lithosphere Inspires Materials Design. Advanced Materials (IF 27.398). (2020) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005473 

Довідка: Advanced Materials - один з найцитованих в світі журналів з матеріалознавства. Імпакт фактор (рейтинг цитування статей) в 2019 р. - 27.398. 

Нижче наводиться стислий опис, опублікований на сайті НАН України http://www.nas.gov.ua/UA/Messages/Pages/View.aspx?MessageID=7257 

Вчені Донецького фізико-технічного інституту імені О.О.Галкіна НАН України спільно з колегами з Університету Монаша (Австралія), Інституту коллоїдів та інтерфейсів Макса Планка (Німеччина) і Інституту нанотехнологій Технологічного інституту Карлсруе (Німеччина) запропонували новий підхід до створення внутрішніх архітектур в металевих матеріалах, який назвали літоміметикою.

Цей підхід грунтується на тому, що композиції з різних металів зазнають значного зсуву під високим тиском. Для цього використовують добре розвинені сьогодні методи інтенсивної пластичної деформації (ІПД) - крутіння під високим тиском, рівноканальне кутове пресування, гвинтову екструзію тощо. Дослідники показали, що ІПД-обробка забезпечує міцне з'єднання компонентів композиції між собою і контрольоване формування в ній мультімасштабних структур. На нижньому масштабному рівні утворюються наноструктури, головним елементом яких є нерівноважні висококутові межі зерен шириною близько 1 нм. На проміжних масштабних рівнях - із характерним розміром елементів 1-100 мкм - формуються мезоструктури, подібні до тих, які спостерігаються в літосфері землі: будини, вихори, складки тощо. Звідси і назва нового підходу - літоміметика, тобто наслідування (від латинського «mimesis») літосфері.

Як приклад на малюнку нижче (в лівому блоці) представлені чотири мезоструктури, що формуються при зсуві металевих шаруватих композицій під тиском. Там же наведена схема процесу крутіння під високим тиском, за допомогою якого і отримані ці мезоструктури. У правому блоці показані подібні мезоструктури літосфери, що виникають у ній при зсувах під тиском. Між блоками вказані назви мезоструктур.

Із застосуванням цього підходу можна створювати нові матеріали з високою в'язкістю руйнування, малою щільністю, високоміцні, високопластичні, біосумісні і т.д.

 

 

назад