„Gdy zagłębiliśmy się w mechanikę formowania pasm poślizgowych, zdaliśmy sobie sprawę, że tradycyjne teorie pomijają krytyczne niuanse dotyczące zachowania zaawansowanych materiałów” – wyjaśnił Penghui Cao, autor korespondencyjny badania i profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej i lotniczej na UC Irvine.
W Irvine w Kalifornii, 1 maja 2025 r., naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine (UC Irvine) ogłosili przełom w zrozumieniu pasmowania poślizgowego w metalach. To zjawisko, kluczowe pod wpływem naprężeń ściskających, ujawniło spostrzeżenia, które mogą zrewolucjonizować zaawansowane materiały stosowane w systemach energetycznych, eksploracji kosmosu i zastosowaniach jądrowych.
Zespół UC Irvine zakwestionował tradycyjny model Franka-Reada, wprowadzając koncepcję rozszerzonych pasm poślizgowych. Ich badania pokazują, że pasma te tworzą się w wyniku dezaktywacji istniejących źródeł dyslokacji, a następnie aktywacji alternatywnych źródeł.
Naukowcy zbadali stop chromu, kobaltu i niklu, jeden z najtwardszych znanych materiałów. Używając zaawansowanej mikroskopii i modelowania atomistycznego, zaobserwowali zachowanie poślizgowe na poziomie atomowym w mikroskalowych filarach poddanych ściskaniu mechanicznemu.
Ograniczone pasma poślizgowe wykazywały wąskie strefy poślizgu z minimalnymi defektami, podczas gdy rozszerzone pasma wykazywały wysoką gęstość defektów planarnych. „Nasze odkrycia zapewniają jaśniejszy obraz zbiorowego ruchu dyslokacji i niestabilności odkształceń, co jest kluczowe dla rozwoju dziedziny inżynierii materiałowej” – stwierdził Cao.
Odkrycia te mają praktyczne zastosowanie w inżynierii lotniczej, gdzie materiały są narażone na ekstremalne naprężenia. W sektorze jądrowym dostosowane właściwości materiałów mogą zwiększyć bezpieczeństwo i wydajność.
Zespół badawczy podkreśla ducha współpracy, który napędza tę pracę, wykorzystując wiedzę specjalistyczną z zakresu inżynierii i materiałoznawstwa. Badanie zostało sfinansowane przez Departament Energii USA, UC Irvine i National Science Foundation.
Badanie to udoskonala dotychczasową wiedzę na temat pasmowania poślizgowego i kładzie podwaliny pod przyszłe badania nad zaawansowanymi materiałami. Wyzwaniem jest teraz przełożenie tych spostrzeżeń na konkretne zastosowania, które poprawią wydajność materiałów w krytycznych środowiskach.