Da bi ugotovili, kako trdo je material, inženirji najdejo njegovo zlomljivo točko

Inženirji so naredili preboj v razumevanju, kako trdo je material, tako da so s podrobno molekularno analizo ugotovili njegovo zlomno točko. Sodelovanje med raziskovalci na Univerzi Illinois Urbana-Champaign in Univerzi Kalifornije v Irvinu je pripeljalo do novih vpogledov v vedenje magnezijevega aluminacijskega spinela, prozornega materiala, ki se uporablja v aplikacijah z visokim vplivom, kot so vetrobranske stekla helikopterjev.

Raziskovalna skupina se je osredotočila na magnezijev aluminatni spinel, ki je znan po izjemni trdnosti in odpornosti na udarec in toplotni šok. Ta material, ki se pogosto imenuje prozorno aluminij, se pogosto uporablja v vojaških okoljih zaradi svoje večje vzdržljivosti v primerjavi s tradicionalnim steklom.

Ekipa je izvedla poskuse z uporabo tehnike, imenovanega bicrystal testiranje, v katerem so ustvarili majhne vzorce, ki so sestavljeni iz samo dveh zrn, postavljenih na obeh straneh meje enega zrna.

John Lambros, profesor zrakoplovnega inženirstva na Univerzi Illinois Urbana-Champaign, je pojasnil, da so bili prejšnji rezultati splošno sprejeti, vendar nepopolni. "Ugotovili smo, da je trdnost meje zrna odvisna od tega, kako jo naložite", je dejal. "Vlekanje vam daje eno vrednost". "Za odpravo te vrzeli so raziskovalci zasnovali tako odprtino kot konfiguracijo stiskanja, kar jim omogoča neodvisno merjenje vsake vrste sile.

Lambros je uporabil preprosto analogijo za ponazoritev razlike: "Če želite zlomiti leseno palico, pritisnete na oba konca in se zlomita na sredini. Ne morete jo zlomiti s drsenjem. " To načelo je uporabilo za spinelski material, ekipa pa je izmerila relativne sile, potrebne za upogib proti drsenju materiala, kar je zagotovilo dragocene podatke o njegovih mehanskih lastnostih.

To prejšnje delo je služilo kot dokaz o konceptu, ki je pokazal, da se lahko s prenosnim elektronskim mikroskopom izvedejo natančni optični meritve v mikroskopskem merilu. Uspeh teh predhodnih testov je odprl pot za bolj zapletene analize kristalne strukture. Študiirani magnezijev aluminijatni spinel ima več prednosti pred običajnim steklom. Ni samo močnejši in trpežnejši, temveč tudi bolj odporen na toplotni šok, zaradi česar je idealen za uporabo v težkih okoljih.

Lambros je ugotovil, da bi lastnosti materiala lahko privedle do znatnih izboljšav varnosti in učinkovitosti v industrijah z visokimi tveganji. Eden od največjih izzivov v študiji je bila pravilna priprava vzorcev zrna.