کشف اصل جدیدی در مهندسی مواد

پژوهشگران موفق به کشف اصلی جدید در مهندسی مواد شدند. بر اساس ان اصل استحکام (یا
ضعف) فلزات به‌وسیله‌ی برهم‌کنش‌های نابجای موجود در ساختار فلز تعیین می‌شود.

دانشمندان دانشگاه براون موفق به یافتن ساز و کاری شدند که بیشینه‌ی استحکام فلزات
نانوساختار را تحت کنترل درمی‌آورد. آنها با انجام یک شبیه‌سازی اتمی سه‌بعدی از
دانه‌های تشکیل‌دهنده فلزات نانوساختار، مشاهده کردند که نابه‌جایی‌های درون ساختار
فلزی به شکل الگوهای گردنبندمانندِ بسیار منظم شکل می‌گیرند. هسته‌‌زایی این الگوها
تعیین‌کننده‌ی بیشینه استحکام فلزات است.

این یافته‌ها مسیر تازه‌ای را به‌سوی تولید فلزات مستحکم و منعطف می‌گشاید. نکته‌ی
جالب توجه در این ساز و کار جدید آن است که تنها خاص مواد نانو ساختار است.

محققان این پروژه در ابتدا یک مرز دانه‌بندی دوقلو را در ساختار فلز مس ایجاد کردند
و پس از آن به بررسی فضای موجود میان مرزها پرداختند. آنچه مشاهده کردند این بود که
با کاهش فضای بین مرزها به زیر ۱۰۰ نانومتر، استحکام مس فزونی یافت و در ۱۵ نانومتر
استحکام به بیشینه‌ی خود رسید؛ اما با کاهش این فضا به زیر ۱۵ نانومتر، استحکام
کاهش یافت. این نتیجه بسیار عجیب بود. به همین دلیل آنها شبیه‌سازی خود را با
سوپرکامپیوترها انجام دادند، به‌طوری که در شبیه‌سازیشان ۱۴۰ میلیون اتم را نقش
داشتند و می‌توانستند مرزبندی را در مقیاس نانو تحلیل کنند. آنها در کمال شگفتی به
پدیده‌ی کاملاً جدیدی رسیدند: الگوهای نابه‌جایی بسیار منظم که به‌وسیله‌ی هسته‌زایی
کنترل می‌شود، استحکام فلز مس را تعیین می‌کند.

نتایج این پروژه نشان داد که در مقیاس نانو، هسته‌زایی نابه‌جا می‌تواند استحکام یا
ضعف فلزات را تعیین کند.