"Khi chúng tôi đi sâu vào cơ chế hình thành dải trượt, chúng tôi nhận ra rằng các lý thuyết truyền thống đã bỏ lỡ những sắc thái quan trọng về hành vi của vật liệu tiên tiến", Penghui Cao, tác giả tương ứng của nghiên cứu và là phó giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại UC Irvine, giải thích.
Tại Irvine, California, vào ngày 1 tháng 5 năm 2025, các nhà khoa học tại Đại học California, Irvine (UC Irvine) đã công bố một bước đột phá trong việc hiểu về hiện tượng trượt dải trong kim loại. Hiện tượng này, rất quan trọng dưới ứng suất nén, đã tiết lộ những hiểu biết có thể cách mạng hóa vật liệu tiên tiến được sử dụng trong hệ thống năng lượng, thăm dò không gian và các ứng dụng hạt nhân.
Nhóm UC Irvine đã thách thức mô hình Frank-Read truyền thống, giới thiệu khái niệm về dải trượt mở rộng. Nghiên cứu của họ chứng minh rằng các dải này hình thành do sự khử hoạt tính của các nguồn lệch vị hiện có, sau đó là sự kích hoạt của các nguồn thay thế.
Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra một hợp kim crom, coban và niken, một trong những vật liệu cứng nhất được biết đến. Sử dụng kính hiển vi tiên tiến và mô hình hóa nguyên tử, họ đã quan sát hành vi trượt ở cấp độ nguyên tử trong các trụ cột có kích thước siêu nhỏ dưới tác dụng nén cơ học.
Các dải trượt bị giới hạn cho thấy các vùng trượt hẹp với các khuyết tật tối thiểu, trong khi các dải mở rộng thể hiện mật độ cao của các khuyết tật phẳng. "Những phát hiện của chúng tôi cung cấp một bức tranh rõ ràng hơn về chuyển động lệch vị tập thể và sự mất ổn định biến dạng, điều này rất quan trọng để thúc đẩy lĩnh vực khoa học vật liệu", Cao nói.
Những phát hiện này có các ứng dụng thực tế trong kỹ thuật hàng không vũ trụ, nơi vật liệu phải đối mặt với ứng suất cực lớn. Trong lĩnh vực hạt nhân, các đặc tính vật liệu phù hợp có thể tăng cường sự an toàn và hiệu suất.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh tinh thần hợp tác thúc đẩy công việc này, tận dụng chuyên môn trong kỹ thuật và khoa học vật liệu. Nghiên cứu được tài trợ bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, UC Irvine và Quỹ Khoa học Quốc gia.
Nghiên cứu này tinh chỉnh kiến thức hiện có về hiện tượng trượt dải và đặt nền tảng cho các nghiên cứu trong tương lai về vật liệu tiên tiến. Thách thức bây giờ là chuyển những hiểu biết này thành các ứng dụng hữu hình giúp tăng cường hiệu suất vật liệu trong các môi trường quan trọng.