«Заглиблюючись у механіку утворення смуг ковзання, ми усвідомили, що традиційні теорії упускають важливі нюанси щодо поведінки передових матеріалів», — пояснив Пенхуей Цао, автор-кореспондент дослідження та доцент кафедри механічної та аерокосмічної інженерії в UC Irvine.
1 травня 2025 року в Ірвайні, штат Каліфорнія, вчені з Каліфорнійського університету в Ірвайні (UC Irvine) оголосили про прорив у розумінні смугоутворення ковзання в металах. Це явище, вирішальне значення якого полягає у стискаючому напруженні, виявило ідеї, які можуть революціонізувати передові матеріали, що використовуються в енергетичних системах, дослідженні космосу та ядерних застосуваннях.
Команда UC Irvine кинула виклик традиційній моделі Франка-Ріда, представивши концепцію розширених смуг ковзання. Їхні дослідження показують, що ці смуги утворюються через деактивацію існуючих джерел дислокацій з подальшою активацією альтернативних джерел.
Дослідники вивчили сплав хрому, кобальту та нікелю, один із найміцніших відомих матеріалів. Використовуючи передову мікроскопію та атомістичне моделювання, вони спостерігали ковзання на атомному рівні в мікромасштабних стовпах під механічним стисненням.
Обмежені смуги ковзання демонстрували вузькі зони ковзання з мінімальними дефектами, тоді як розширені смуги демонстрували високу щільність плоских дефектів. «Наші висновки дають чіткіше уявлення про колективний рух дислокацій і нестабільність деформації, що має вирішальне значення для розвитку матеріалознавства», — заявив Цао.
Ці висновки мають практичне застосування в аерокосмічній інженерії, де матеріали зазнають екстремальних навантажень. У ядерному секторі спеціально розроблені властивості матеріалів можуть підвищити безпеку та продуктивність.
Дослідницька група наголошує на дусі співпраці, який керує цією роботою, використовуючи досвід в інженерії та матеріалознавстві. Дослідження фінансувалося Міністерством енергетики США, UC Irvine та Національним науковим фондом.
Це дослідження уточнює існуючі знання про смугоутворення ковзання та закладає основу для майбутніх досліджень передових матеріалів. Зараз завдання полягає в тому, щоб перетворити ці ідеї на відчутні програми, які покращують характеристики матеріалів у критичних умовах.