Літосфера Землі надихає на створення нових матеріалів

объявления

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

Цей підхід ґрунтується на тому, що композиції з різних металів зазнають значного зсуву під високим тиском. Для цього використовують нині добре розвинені методи інтенсивної пластичної деформації (ІПД) – крутіння під високим тиском, рівноканальне кутове пресування, ґвинтову екструзію тощо.

Дослідники показали, що ІПД-обробка забезпечує міцне з’єднання компонентів композиції між собою і контрольоване формування в ній мультимасштабних 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, що спостерігаються в літосфері землі: будини, вихори, складки тощо. Звідси й назва нового підходу – літоміметіка, тобто наслідування (від латинського «mimesis») літосфери.

Як приклад на малюнку нижче (в лівому блоці) представлено чотири мезоструктури, що формуються при зсуві металевих шаруватих композицій під тиском. Там же наведено схему процесу крутіння під високим тиском, за допомогою якого й одержано ці мезоструктури. У правому блоці показано подібні мезострутури літосфери, що виникають у ній при зсувах під тиском. Між блоками вказано назви мезоструктур.

Із застосуванням цього підходу можна створювати нові матеріали з високою в’язкістю руйнування, малою густиною, високоміцні, високопластичні, біосуміснісні тощо.

 

Докладніше про розробку – у статті:

Yan Beygelzimer, Roman Kulagin, Peter Fratzl, Yuri Estrin. Earth’s Lithosphere Inspires Materials Design. Advanced Materials (IF 27.398). (2020) https://doi.org/10.1002/adma.202005473 (in press)