「スリップバンド形成のメカニズムを掘り下げるにつれて、従来の理論は先進材料の挙動に関する重要なニュアンスを見落としていることに気づきました」と、本研究の責任著者であり、カリフォルニア大学アーバイン校の機械・航空宇宙工学の准教授であるペンフイ・カオは説明しました。
2025年5月1日、カリフォルニア州アーバインで、カリフォルニア大学アーバイン校（UCアーバイン）の科学者たちは、金属のスリップバンドに関する理解における画期的な進歩を発表しました。圧縮応力下で重要なこの現象は、エネルギーシステム、宇宙探査、原子力用途で使用される先進材料に革命をもたらす可能性のある洞察を明らかにしました。
UCアーバインのチームは、従来のフランク・リードモデルに異議を唱え、拡張されたスリップバンドの概念を導入しました。彼らの研究は、これらのバンドが既存の転位源の不活性化に続いて、代替の転位源の活性化によって形成されることを示しています。
研究者たちは、最も強靭な材料の1つとして知られるクロム、コバルト、ニッケルの合金を調べました。高度な顕微鏡と原子モデリングを使用して、機械的圧縮下にあるミクロスケールの柱状構造内の原子レベルでのスリップ挙動を観察しました。
閉じ込められたスリップバンドは、欠陥が最小限の狭い滑りゾーンを示しましたが、拡張されたバンドは、高密度の平面欠陥を示しました。「私たちの発見は、集団的な転位運動と変形不安定性に関するより明確な全体像を提供し、これは材料科学の分野を前進させるために不可欠です」とカオは述べています。
これらの発見は、材料が極度の応力にさらされる航空宇宙工学において実用的な応用があります。原子力分野では、調整された材料特性が安全性と性能を向上させることができます。
研究チームは、工学と材料科学全体の専門知識を活用して、この研究を推進する共同精神を強調しています。この研究は、米国エネルギー省、UCアーバイン、および全米科学財団から資金提供を受けました。
この研究は、スリップバンドに関する既存の知識を洗練し、先進材料に関する将来の研究のための基礎を築きます。現在の課題は、これらの洞察を、重要な環境における材料の性能を向上させる具体的な応用へと転換することです。